【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陶瓷材料，尤其涉及一种基板的制备方法及制备装置。
技术介绍
1、随着碳化硅功率器件集成度和功率密度的显著提高，散热成为亟待解决的关键问题。如果热量不能及时排出，将会导致功率模块的温度过高，影响半导体器件的正常工作，还可能导致器件失效，因此，选用高性能的基板材料是碳化硅功率器件规模化应用的基础。在大功率半导体器件基板材料中，氮化硅陶瓷因其优异的综合性能而备受关注。其与碳化硅半导体的匹配度最高，被认为是碳化硅功率器件高导热基板材料的首选。
2、目前，高导热氮化硅陶瓷基板的制备技术多采用流延成型，即通过刮刀将添加有溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂等成分并具有合适粘度的陶瓷浆料以一定厚度刮压铺覆在专用基带上，其问题主要为有机粘结剂含量高，成型的素坯密度低，强度低，不易烧结致密，且普遍采用有机溶剂作为分散介质，存在急慢性中毒、易燃易爆等隐患。也有一些技术参照单晶硅片切割加工工艺，采用多重金刚石线将热压或者气压烧结的氮化硅陶瓷厚块切成薄片，工艺简单，但加工效率非常低，而且材料损耗严重。还有凝胶注模成型，其先将陶瓷粉料分散于含有有机单体交联剂的溶液中，制备高固相含量、低粘度的浆料，加入引发剂和催化剂后利用有机单体聚合原理实现成型，制备的坯体胶含量低、密度高、强度高，广泛应用于陶瓷基板的成型中，目前成型薄片生带主要有两种形式，一种是采用多层组合模具，浇注固化，较难成型大尺寸基板生带，因此存在生产效率偏低等问题；另一种是凝胶流延成型，即将凝胶注模固化机理与流延成型结合，该方法对流延设备要求较高，需填充惰性气体防止氧阻聚影响生
3、此外，由于氮化硅陶瓷基板需要较好的导热性能，现有技术基本采用较高的烧结温度(1800℃以上)来使材料中的晶粒长大，从而提高热导率，其缺点在于：能耗高、设备易损耗、老化，而且高温烧结成过分粗大的晶粒使得材料的强度下降，很难使材料同时获得高热导、高强度。
技术实现思路
1、为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种基板的制备方法及制备装置。
2、本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：
3、本专利技术的第一方面是提供一种基板的制备方法，包括：
4、步骤s1，浆料制备：将陶瓷粉料分散于水基预混液中，制备得到具有预设固相含量、预设粘度的陶瓷浆料；其中，所述陶瓷粉料包括氮化硅、硝酸钇和氯化镁；
5、步骤s2，成型：向所述陶瓷浆料中加入引发剂和催化剂，混合均匀后倒入转动模具中，驱动所述转动模具旋转，以使所述陶瓷浆料在离心力作用下均匀铺覆在所述转动模具的密封腔内表面并固化成型，形成一坯体；
6、步骤s3，脱模及切片：沿所述转动模具的轴向切开所述坯体，以将切开的所述坯体从所述转动模具中取出，得到基板生带；并在所述基板生带干燥后将所述基板生带切割成预设尺寸的坯片；
7、步骤s4，煅烧处理：对所述坯片进行煅烧处理，排除所述坯片中的有机物，同时使所述坯片中的硝酸钇和氯化镁在高温下分解氧化，并在所述坯片中原位生成纳米氧化钇和氧化镁烧结助剂；
8、步骤s5，烧结：对煅烧处理后的坯片进行烧结炉处理，制备得到基板。
9、优选地，所述步骤s1之前还包括：
10、步骤s01，配料：称量摩尔含量为87.3～92.7％的氮化硅、摩尔含量为2.4～5.8％是硝酸钇、摩尔含量为4.9～6.9％的氯化镁，得到所述陶瓷粉料；
11、步骤s02，预混液配制：将去离子水、有机单体、交联剂和分散剂混合，得到所述水基预混液。
12、优选地，所述预设固相含量为所述氮化硅的体积除以所述去离子水与所述氮化硅的体积和。
13、优选地，满足下述条件①-⑤的一个或多个：
14、①所述步骤s1中，所述预设固相含量为不小于40％、所述预设粘度为1000pa·s～2500mpa·s；
15、②所述步骤s2中，倒入所述转动模具之前，对所述转动模具进行预热，预热温度为50℃～90℃；
16、③所述步骤s4中，在空气环境下煅烧温度为600℃，煅烧时间为5h～24h，升温速率为不超过0.5℃/min；在真空环境下煅烧温度为800℃～1000℃；煅烧时间为5h～24h，升温速率为不超过0.5°c/min；
17、④所述步骤s5中，烧结前注入惰性保护气体，烧结温度为1550℃～1700℃，烧结时间为2h～10h；
18、⑤所述步骤s5中，在烧结温度低于1600℃时采用带流动氮气保护的推板窑进行连续烧结。
19、本专利技术的第二方面是提供一种基板的制备装置，用于实施如上述的基板的制备方法，包括：
20、一转动模具，所述转动模具包括一模具壳体和一与所述模具壳体形成密封腔的第一盖体，所述密封腔用于容纳用以制备基板的浆料；
21、一模具驱动机构，连接所述转动模具，用于驱动所述转动模具旋转，以使所述浆料在离心力作用下均匀铺覆在所述密封腔的内表面并固化成型，形成一坯体；
22、一切片机构，用于沿所述转动模具的轴向切开所述坯体，以将切开的所述坯体从所述转动模具中取出，得到基板生带；以及在所述基板生带干燥后将所述基板生带切割成预设尺寸的坯片；
23、一煅烧烧结机构，用于对所述坯片进行煅烧烧结处理，得到一基板。
24、优选地，所述第一盖板可旋转地覆盖于所述模具壳体并与所述模具壳体锁紧，形成所述密封腔。
25、优选地，所述第一盖板采用快开门结构可旋转地覆盖于所述模具壳体并与所述模具壳体锁紧。
26、优选地，所述模具壳体包括：
27、一模具本体，所述模具本体具有前后两端开口，所述模具本体的前端开口与所述第一盖板可旋转地连接并锁紧；
28、第二盖板，所述第二盖板与所述模具本体的后端开口固定连接。
29、优选地，所述转动模具还包括：
30、保温层，包覆于所述模具本体的外表面；
31、加热组件，设置于所述模具本体和保温层之间，用于对所述转动模具进行预热。
32、优选地，所述第一盖板上设有一注入口，所述注入口设有气阀，用于在所述转动模具旋转前进行保护气体或保湿液体的注入；以及用于在所述坯体成型后进行所述保护气体的排放。
33、本专利技术技术方案的优点或有益效果在于：
34、(1)采用水基凝胶注模成型，配合可溶于水的硝酸钇和氯化镁在基板坯片成型后原位生成纳米氧化钇和氧化镁烧结助剂，均匀分布，由于纳米颗粒物理化学活性强，与氮化硅陶瓷颗粒充分接触，可以显著降低烧结过程中液相形成的温度，使得烧结后材料中的β相氮化硅晶粒更细更长、发育程度更均匀，达到既获得较高的热导率又保证材料强度不显著降低的目的，采用该技术不但没有流延成型中有机溶剂带来的有毒有害问题，而且可以降低烧结工艺的能耗，降低对设备的要求，减小烧结设备的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基板的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基板的制备方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：
3.根据权利要求1所述的基板的制备方法，其特征在于，所述预设固相含量为所述氮化硅的体积除以所述去离子水与所述氮化硅的体积和。
4.根据权利要求1所述的基板的制备方法，其特征在于，满足下述条件①-⑤的一个或多个：
5.一种基板的制备装置，其特征在于，用于实施如权利要求1-4任意一项所述的基板的制备方法，包括：
6.根据权利要求5所述的基板的制备装置，其特征在于，所述第一盖板可旋转地覆盖于所述模具壳体并与所述模具壳体锁紧，形成所述密封腔。
7.根据权利要求6所述的基板的制备装置，其特征在于，所述第一盖板采用快开门结构可旋转地覆盖于所述模具壳体并与所述模具壳体锁紧。
8.根据权利要求5所述的基板的制备装置，其特征在于，所述模具壳体包括：
9.根据权利要求8所述的基板的制备装置，其特征在于，所述转动模具还包括：
10.根据权利要求5所述的基板的制备装置，其特征在
...【技术特征摘要】
1.一种基板的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基板的制备方法，其特征在于，所述步骤s1之前还包括：
3.根据权利要求1所述的基板的制备方法，其特征在于，所述预设固相含量为所述氮化硅的体积除以所述去离子水与所述氮化硅的体积和。
4.根据权利要求1所述的基板的制备方法，其特征在于，满足下述条件①-⑤的一个或多个：
5.一种基板的制备装置，其特征在于，用于实施如权利要求1-4任意一项所述的基板的制备方法，包括：
6.根据权利要求5所述的基板的制备装置，其特征在于，所述第一盖板可旋转地覆盖于所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李峰，沈十林，祁海，田云龙，郭方全，韩伟月，
申请(专利权)人：上海维安电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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