專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高導(dǎo)熱率氮化鋁陶瓷基片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明技術(shù)涉及微電子封裝材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高導(dǎo)熱率氮化鋁陶瓷 基片的制作方法，其主要用于陶瓷封裝。
背景技術(shù)：
氮化鋁陶瓷具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，且無(wú)毒、絕緣，而成為理想的電子封裝 材料，應(yīng)用前景十分廣闊。目前，國(guó)內(nèi)外有很多廠(chǎng)家和研究單位都在開(kāi)發(fā)或已開(kāi)發(fā)出高導(dǎo)熱率的氮化鋁陶瓷基片，其中了解到的Tokuyama 、 NTK、 TOSHIBA 等公司已開(kāi)發(fā)出H80w/m.k氮化鋁陶瓷基片，且投放市場(chǎng)；國(guó)內(nèi)也有許多公司 企業(yè)聲稱(chēng)已做出〉200w/m.k的氮化鋁陶瓷基片，但大都停留在實(shí)驗(yàn)室階段，其 產(chǎn)品大多〈70w/m.k，難以穩(wěn)定地提供高品質(zhì)的氮化鋁基片。目前的一種高導(dǎo)熱率氮化鋁陶瓷基片的制作方法如下先選用平均粒徑為l ym左右的高純氮化鋁粉，采用干壓成型工藝成型，在空氣50(TC排膠，然后放 入氮化硼坩堝中通入氮?dú)猓?8Q(TC保溫卜3小時(shí)，隨爐冷卻，所制得的氮化鋁陶 瓷片導(dǎo)熱率可達(dá)到160 w/m,k左右。上述氮化鋁陶瓷制造工藝由于采用干壓成型工藝，所以能生產(chǎn)厚度〉lmm的 基片，不過(guò)其生產(chǎn)效率較低，另外由于采用氮化硼坩堝裝燒，因此有利于氮化 鋁基片的燒結(jié)，不過(guò)其裝燒量相對(duì)較低，而且氮化硼坩堝在高溫下易消耗，增 加了生產(chǎn)成本，并且制成的氮化鋁陶瓷基片導(dǎo)熱率也較低。還有一種高導(dǎo)熱率氮化鋁陶瓷基片的制作方法如下如中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為98125129.3，名稱(chēng)為'一種用流延法制造高熱導(dǎo)率集成電路氮化鋁陶瓷基片的 方法'所述1)首先在氮化鋁粉中按比例如入燒結(jié)助劑，攪拌均勻；2)在粉 體中加入增塑劑、懸浮劑、粘結(jié)劑和溶劑后，經(jīng)振磨，制成漿料；3)將上述漿 料通過(guò)流延成形機(jī)制成陶瓷坯帶，然后烘干后成固體坯帶，將坯帶裁制成坯片;4)燒結(jié)；5)冷卻后即制成氮化鋁陶瓷基片。氮化鋁陶瓷基片導(dǎo)熱率低，除了與氮化鋁粉體的品質(zhì)、助燒劑的選擇等有 關(guān)，與燒結(jié)技術(shù)也有很大關(guān)系。氮化鋁陶瓷基片的主要性能指標(biāo)導(dǎo)熱率隨每爐 波動(dòng)大，基片平整度不易控制。此外，氮化鋁陶瓷基片裝燒量低，產(chǎn)量較低，耗費(fèi)成本高?；谏鲜霈F(xiàn)有氮化鋁陶瓷制造工藝的不足之處，本發(fā)明人設(shè)計(jì)了本發(fā)明"一 種高導(dǎo)熱率氮化鋁陶瓷基片的制作方法"。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:.提供一種生產(chǎn)效 率高、耗費(fèi)成本低并且生產(chǎn)出來(lái)的氮化鋁陶瓷基片導(dǎo)熱率高的制造工藝。 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所來(lái)用的技術(shù)方案是一種高導(dǎo)熱率氮化鋁陶瓷基片的制作方法，其選用高純氮化鋁粉為原料， 在氮化鋁粉加入燒結(jié)助劑，再加入粘接劑、增塑劑和有機(jī)溶劑，經(jīng)球磨分散后 形成均勻穩(wěn)定的漿料，再進(jìn)行流延成型為薄片，先將流延成型的薄片沖壓成坯 片，再將同樣大小的坯片上敷上氮化鋁粉，10-15片疊層，將疊層的氮化鋁坯片 放入氮化硼坩堝，然后在氮化鋁坯片周?chē)鸀⑸系X和氮化硼混合粉覆蓋混合埋燒，先進(jìn)行排膠，然后升溫進(jìn)行燒結(jié)工序，之后隨爐冷卻，最后將冷卻后的 氮化鋁陶瓷片進(jìn)行除粉拋光，得到高熱導(dǎo)率氮化鋁陶瓷基片。所述的高純度氮化鋁粉平均粒徑為1 1.5wm，燒結(jié)助劑為2 4.4wt。/。的氧 化釔，有機(jī)溶劑為甲苯、異丙醇或酒精，經(jīng)球磨分散后形成均勻穩(wěn)定的漿料， 再進(jìn)行流延成型為厚度0.6-lmm厚的薄片，先將流延成型的薄片沖壓成坯片， 再將同樣大小的坯片上敷上氮化鋁粉，10-15片疊層，將疊層的氮化鋁坯片放入 氮化硼坩堝，然后在氮化鋁坯片周?chē)鸀⑸系X和氮化硼混合粉覆蓋埋燒，先 在50(TC下進(jìn)行排膠，然后升溫至185(TC進(jìn)行燒結(jié)工序，之后隨爐冷卻，最后 將冷卻后的氮化鋁陶瓷片進(jìn)行除粉拋光，即得到高熱導(dǎo)率的氮化鋁陶瓷基片。所述的粘接劑為聚乙烯醇縮丁醛，增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯。所述的疊片氮化鋁坯片放入坩堝，用氮化鋁粉和氮化硼各50wte/。的混合粉覆 蓋，先在排膠爐中50(TC排膠，然后放入真空石墨爐中，以10(TC/小時(shí)升溫，在 達(dá)到80(TC時(shí)通入N2，升溫至185(TC后，保溫1小時(shí)，然后隨爐冷卻。本發(fā)明選 用平均粒徑為1 1.5 u m的高純度氮化鋁粉，加入2 4.4wt。/。的氧化釔作為燒結(jié) 助劑，再加入適量的粘接劑聚乙烯醇縮丁醛、增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯等和有 機(jī)溶劑甲苯、異丙醇、酒精等，經(jīng)球磨分散后形成均勻穩(wěn)定的漿料，再進(jìn)行流 延成型為厚度0.6-lmm厚的薄片。沖壓成型，將同樣大小的坯片上敷上氮化鋁粉， 10-15片疊層，將疊層的氮化鋁坯片放入氮化硼坩堝，坯片周?chē)鸀⑸系X和氮 化硼混合粉覆蓋，于50(TC下排膠，然后升溫至1850。C燒結(jié)，隨爐冷卻，將冷卻 后的氮化鋁陶瓷片除粉拋光，即得到高熱導(dǎo)率的氮化鋁陶瓷基片。采用流延成型工藝成型，可以大大提高生產(chǎn)效率，選用高純度的氮化鋁粉 體，控制其粒度和助燒劑的比例、種類(lèi)來(lái)提高產(chǎn)品品質(zhì)。本發(fā)明采用10 15片疊層的方式，用氮化鋁粉和氮化硼粉混合埋燒的方法，可以減少氮化硼坩堝的 用量，增加每爐中氮化鋁坯片的裝燒量，節(jié)約了能源成本。采用埋燒法，使坯 片的燒結(jié)氛圍均勻一致，能得到一致性好的燒結(jié)品。本發(fā)明一種高導(dǎo)熱率氮化鋁陶瓷基片的制作方法有益效果是1) 、由于采用流延成型工藝成型，因此可以大大提高生產(chǎn)效率，另外選用 高純度的氮化鋁粉體，控制其粒度和助燒劑的比例、種類(lèi)來(lái)提高產(chǎn)品品質(zhì)；2) 、本發(fā)明采用10 15片疊層的方式，用氮化鋁粉和氮化硼粉混合埋燒的 方法，改善氮化鋁陶瓷基片燒結(jié)的氛圍，使坯片的燒結(jié)氛圍均勻一致，來(lái)改進(jìn) 燒結(jié)技術(shù)，能得到一致性好的燒結(jié)品，并增加陶瓷基片的產(chǎn)量；3) 、本發(fā)明采用氮化鋁和氮化硼粉埋燒，可以減少氮化硼坩堝的用量，增 加每爐中氮化鋁坯片的裝燒量；節(jié)約了能源成本。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明是這樣實(shí)施的-首先選用粒徑為1.2um的高純度氮化鋁粉，含氧量為1.2%，制造l千克的 氮化鋁陶瓷基片，各成分量為氮化鋁0.958 kg氮化釔 '0.042 kg聚乙烯縮丁醛(PVB)0.22 kgDBP0.03 kg甲苯0.4 kg異丙醇0.02.kg制作工藝如下首先將0.958千克的氮化鋁粉和0.042千克的氧化釔粉放入 球磨罐中，再加入0.4千克甲苯，0.02千克異丙醇，0.02千克聚乙烯縮丁醛(PVB)， 球磨10小時(shí)，制成均勻的漿料，然后再加入0.03千克DBP， 0.2千克聚乙烯縮 丁醛(PVB)，球磨IO小時(shí)。將制好的漿料取出，脫泡、陳腐，粘度6000 8000CPS，通過(guò)流延機(jī)制成 lmm厚的膜帶，經(jīng)過(guò)切片、沖壓成型后，敷氮化鋁粉，15片一疊層。將疊片的氮化鋁坯片放入坩堝，用氮化鋁粉和氮化硼各50wty。的混合粉覆 蓋，先在排膠爐中50(TC排膠，然后放入真空石墨爐中，10(TC/小時(shí)升溫，在達(dá) 到800。C時(shí)通入N2，升溫至185(TC后，保溫1小時(shí)，然后隨爐冷卻。將冷卻后的氮化鋁陶瓷片除去隔粘粉，拋光，即得到高熱導(dǎo)率的氮化鋁陶 瓷基片。以上所述，僅是本發(fā)明一種高導(dǎo)熱率氮化鋁陶瓷基片的制作方法較佳實(shí)施 例而已，并非對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì) 上面實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容 的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種高導(dǎo)熱率氮化鋁陶瓷基片的制作方法，其選用高純氮化鋁粉為原料，在氮化鋁粉中加入燒結(jié)助劑，再加入粘接劑、增塑劑和有機(jī)溶劑，經(jīng)球磨分散后形成均勻穩(wěn)定的漿料，再進(jìn)行流延成型為薄片；本發(fā)明的特征在于先將流延成型的薄片沖壓成坯片，再將同樣大小的坯片上敷上氮化鋁粉，10-15片疊層，將疊層的氮化鋁坯片放入氮化硼坩堝，然后在氮化鋁坯片周?chē)鸀⑸系X和氮化硼混合粉覆蓋燒結(jié)；先進(jìn)行排膠，然后升溫進(jìn)行燒結(jié)工序，之后隨爐冷卻，最后將冷卻后的氮化鋁陶瓷片進(jìn)行除粉拋光，得到高熱導(dǎo)率氮化鋁陶瓷基片。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱率氮化鋁陶瓷基片的制作方法，其特 征在于所述的高純度氮化鋁粉平均粒徑為1 1.5um，燒結(jié)助劑為2 4.4wt% 的氧化釔，有機(jī)熔劑為甲苯、異丙醇或酒精，經(jīng)球磨分散后形成均勻穩(wěn)定的漿 料，再進(jìn)行流延成型為厚度0.6-lmm厚的薄片，先將流延成型的薄片沖壓成坯 片，再將同樣大小的坯片上敷上氮化鋁粉，10-15片疊層，將疊層的氮化鋁坯片 放入氮化硼柑堝，然后在氮化鋁坯片周?chē)鸀⑸系X和氮化硼混合粉覆蓋埋燒， 先在50CTC下進(jìn)行排膠，然后升溫至185(TC進(jìn)行燒結(jié)工序，之后隨爐冷卻，最 后將冷卻后的氮化鋁陶瓷片進(jìn)行除粉拋光工藝，即得到高熱導(dǎo)率的氮化鋁陶瓷 基片。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱率氮化鋁陶瓷基片的制作方法，其特 征在于所述的粘接劑為聚乙烯醇縮丁醛。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱率氮化鋁陶瓷基片的制作方法，其特 征在于所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯。
5 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高導(dǎo)熱率氮化鋁陶瓷基片的制作方法， 其特征在于所述的疊片氮化鋁坯片放入坩堝，用氮化鋁粉和氮化硼各50wtM的混合粉覆蓋，先在排膠爐中50(TC排膠，然后放入真空石墨爐中，以10(TC/小 時(shí)升溫，在達(dá)到80(TC時(shí)通入N2，升溫至1850'C燒結(jié)，保溫1小時(shí)，然后隨爐 冷卻。
全文摘要
本發(fā)明技術(shù)涉及微電子封裝材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高導(dǎo)熱率氮化鋁陶瓷基片的制作方法。其選用高純氮化鋁粉為原料，高純度氮化鋁粉平均粒徑為1～1.5μm，加入2～4.4wt％的氧化釔作為燒結(jié)助劑，再加入粘接劑、增塑劑和有機(jī)熔劑，經(jīng)球磨分散后形成漿料，再進(jìn)行流延成型；沖壓成型，將坯片敷上氮化鋁粉，10-15片疊層，將疊層的氮化鋁坯片放入氮化硼坩堝，然后灑上氮化鋁和氮化硼混合粉，于500℃下排膠，然后升溫至1850℃進(jìn)行燒結(jié)，之后隨爐冷卻，最后除粉拋光，即得到氮化鋁陶瓷基片。其有益效果是1.可以大大提高生產(chǎn)效率，可提高產(chǎn)品品質(zhì)；2.改善氮化鋁陶瓷基片燒結(jié)的氛圍，得到一致性好的燒結(jié)品，并增加產(chǎn)量；3.減少氮化硼坩堝的用量，增加裝燒量，節(jié)約能源成本。
文檔編號(hào)C04B35/581GK101333114SQ20081014269
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者謝燦生 申請(qǐng)人:潮州三環(huán)(集團(tuán))股份有限公司