一种氮化硅陶瓷薄片的加工方法技术

本发明专利技术提供一种氮化硅陶瓷薄片的加工方法，涉及陶瓷技术领域。该氮化硅陶瓷薄片的加工方法，具体包括以下步骤：S1.模具准备，S2.压制处理，S3.脱胶烧结，S4.切割处理。本发明专利技术提供一种氮化硅陶瓷薄片的加工方法，本发明专利技术能够将氮化硅产品的成品尺寸和数量要求，计算氮化硅毛坯重量和毛坯尺寸，将压制成型的氮化硅烧结出毛坯，再将氮化硅毛坯利用磨床精磨产品长宽尺寸，然后将精磨后的毛坯尺寸放入多线切割机内切出切片毛坯，最后将切片毛坯放入磨片机进行抛磨，得到厚度为0.5mm、0.32mm、0.25mm不同规格的氮化硅薄片，使得本发明专利技术可以得到厚度均匀、粗糙度合格的氮化硅薄片。粗糙度合格的氮化硅薄片。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化硅陶瓷薄片的加工方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷
，具体为一种氮化硅陶瓷薄片的加工方法。

技术介绍

[0002]从国内报道的数据看，半导体用氮化硅陶瓷大部分处于科研机构和企业单位的小批量研制阶段，没有规模化生产。随着科学的不断进步，大功率半导体已被广泛应用，但针对第三代半导体的大电流、高功率等特点，根据市场对氮化硅等半导体芯片材料的需求分析，逐渐向高集成化、大功率化、小尺寸(厚度<1mm)化方向发展，增加了加工薄片的难度，为了解决以上问题。提出了一种氮化硅陶瓷加工薄片的方法。

技术实现思路

[0003](一)解决的技术问题
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种氮化硅陶瓷薄片的加工方法，解决了现有的氮化硅半导体芯片材料难以满足大功率且厚度薄的问题。
[0005](二)技术方案
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种氮化硅陶瓷薄片的加工方法，具体包括以下步骤：
[0007]S1.模具准备
[0008]根据毛坯尺寸，设计压制毛坯的模具；
[0009]S2.压制处理
[0010]按计算好比例的粉料，分装到模具中利用冷等静压机进行压制；
[0011]S3.脱胶烧结
[0012]压制好的毛坯进行脱胶处理后，放入真空炉内，进行烧结；
[0013]S4.切割处理
[0014]将处理后的毛坯样块通过玻璃板固定在工件上，然后放置到切割机的相应区域进行切割。<br/>[0015]S5.研磨处理
[0016]切割过的氮化硅片放进研磨机工作台上，利用真空吸盘在下端吸附，上端进行研磨，研磨后的薄片经粗糙度仪和厚度仪检测合格，氮化硅陶瓷薄片加工完成。
[0017]优选的，所述方法步骤还包括氮化硅陶瓷薄片后续需要和铜键合，需要提高氮化硅基板的粗糙度，提高键合强度。
[0018]优选的，所述步骤S4中利用切割机进行切片，将多个氮化硅毛坯同时放在工作台上，采用小于0.2mm的经线进行切割。
[0019]优选的，所述步骤S5中采用抛磨机进行精磨，直到达到要求的厚度，抛磨机一次可进行多片超薄基板精磨，成品表面光滑满足粗糙度要求。
[0020]优选的，所述氮化硅陶瓷基板的厚度薄采用0.32mm。
[0021]优选的，所述方法中还包括寻找合适的添加剂，进行气压烧结，得到溶解度低、高温稳定晶型的β
‑
Si3N4相，所述合适添加剂为镁－钇体系。
[0022](三)有益效果
[0023]本专利技术提供了一种氮化硅陶瓷薄片的加工方法。具备以下有益效果：
[0024]本专利技术提供了一种氮化硅陶瓷薄片的加工方法，现有的Si3N4陶瓷作为一种重要的结构陶瓷材料，具备优异的力学和抗热震性能，但是，Si3N4陶瓷的断裂韧性低，对材料内部的局部裂纹非常敏感，本专利技术添加合适的烧结助剂提高氮化硅韧性，从而提高断裂韧性，传统的多线切割方式是用钢线带动砂浆往复运动磨削，此种方式存在切割效率低、高硬脆材料切割难度大缺点，本专利技术使用金刚石线切割机使得切割线与待切工件由原来的平面接触变为弹性点接触，进一步增强切割力，提高工效，利用研磨机得到合适表面粗糙度基板，不但能够保证产品性能及可靠性，并且还能有效调控生产成本。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]实施例：
[0027]本专利技术实施例提供一种氮化硅陶瓷薄片的加工方法，具体包括以下步骤：
[0028]S1.模具准备
[0029]根据毛坯尺寸，设计压制毛坯的模具；
[0030]S2.压制处理
[0031]按计算好比例的粉料，分装到模具中利用冷等静压机进行压制；
[0032]S3.脱胶烧结
[0033]压制好的毛坯进行脱胶处理后，放入真空炉内，进行烧结；
[0034]S4.切割处理
[0035]将处理后的毛坯样块通过玻璃板固定在工件上，然后放置到切割机的相应区域进行切割。
[0036]详细的为导轮经过开槽工艺处理在轮体上刻有与所使用切割线直径、切片厚度相适合的精密线槽，钢线通过来回顺序缠绕在导轮的线槽上而形成上下两个平行线网。电机带动导轮旋转，导轮带动切割钢线高速运行，同时毛坯样块随工作台缓慢向下推进，一般经过几小时的切割，毛坯样块完全通过线网，氮化硅片便切割完成。
[0037]S5.研磨处理
[0038]切割过的氮化硅片放进研磨机工作台上，利用真空吸盘在下端吸附，上端进行研磨，研磨后的薄片经粗糙度仪和厚度仪检测合格，氮化硅陶瓷薄片加工完成。
[0039]方法步骤还包括氮化硅陶瓷薄片后续需要和铜键合，需要提高氮化硅基板的粗糙度，提高键合强度。
[0040]详细的为采用研磨机精磨切片氮化硅陶瓷，在去除薄片表面损伤的同时满足陶瓷基板的粗糙度，并同时达到要求的氮化硅陶瓷片厚度。
[0041]步骤S4中利用切割机进行切片，将多个氮化硅毛坯同时放在工作台上，采用小于0.2mm的经线进行切割，这样在减少料损的同时能同时多片薄片切割。
[0042]步骤S5中采用抛磨机进行精磨，直到达到要求的厚度，抛磨机一次可进行多片超薄基板精磨，成品表面光滑满足粗糙度要求，厚度一致：便于在基片表面印刷电路，并确保印刷电路的厚度均匀性。
[0043]氮化硅陶瓷基板的厚度薄采用0.32mm。
[0044]避免薄片状特征的氮化硅陶瓷基板产生变形和开裂，可以通过对催化剂和烧结助剂的研究，寻找合适的添加剂，进行气压烧结，保证氮化硅陶瓷基板的高良品率。
[0045]氮化硅陶瓷基板是大功率半导体器件基片用最佳材料，氮化硅陶瓷超薄散热基板是生产制作高能/高频电子器件和高效率光电器件的最具潜力的散热材料，为了保证能得到很好的工艺重复性和便于自动化生产，基片表面一定要非常平整。同时，表面粗糙度对电路成品率的影响也非常大。
[0046]方法中还包括寻找合适的添加剂，进行气压烧结，得到溶解度低、高温稳定晶型的β
‑
Si3N4相，合适添加剂为镁－钇体系。
[0047]β
‑
Si3N4晶粒一般呈长柱状或称针状，长柱状晶粒的出现可以起到晶须增韧的作用，显著提高氮化硅陶瓷的综合性能。多线切割方式，是由钢丝线作为载体带动高硬度的研磨砂粒对材料进行研磨去除，实现对材料的切片。在切割过程中，钢丝线作为实现对材料切割磨料的载体，在高速运动，保证磨料达到切削去除的基本能量，磨料在研磨去除中受到钢丝线压力，此压力来源于不断的进给运动，由于钢丝线的高速运动，磨料在钢丝线和材料之间运动，实现对材料的切除，在此运动过程中钢丝线和被去除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化硅陶瓷薄片的加工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1.模具准备根据毛坯尺寸，设计压制毛坯的模具；S2.压制处理按计算好比例的粉料，分装到模具中利用冷等静压机进行压制；S3.脱胶烧结压制好的毛坯进行脱胶处理后，放入真空炉内，进行烧结；S4.切割处理将处理后的毛坯样块通过玻璃板固定在工件上，然后放置到切割机的相应区域进行切割。S5.研磨处理切割过的氮化硅片放进研磨机工作台上，利用真空吸盘在下端吸附，上端进行研磨，研磨后的薄片经粗糙度仪和厚度仪检测合格，氮化硅陶瓷薄片加工完成。2.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷薄片的加工方法，其特征在于：所述方法步骤还包括氮化硅陶瓷薄片后续需要和铜键合，需要提高氮化硅基板的粗糙度，提高键合强度。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：田鑫，徐涛，伊恒彬，张莹，王婷婷，常艳杰，吴丽丽，
申请(专利权)人：江苏新伊菲科技有限公司，
类型：发明
国别省市：