[发明专利]一种防止氮化硅集成电路板钎焊分层的原料制备方法和设备

说明书

本发明公开了一种防止氮化硅集成电路板钎焊分层的原料制备方法和设备，涉及电路板钎焊技术领域，主要解决现有的钎焊原材料对氮化硅陶瓷基板的电路板进行钎焊后容易因为受热发生钎焊虚焊分层的问题；本发明主要是通过对钎焊原料的改良添加了活性元素Zr，它能够与被连接的陶瓷发生反应，实现对陶瓷的润湿，添加了B4C的陶瓷颗粒可降低钎料的热膨胀系数，与陶瓷基板的热膨胀系数更加匹配，润湿作用更好。对氮化硅陶瓷基板进行物理纹路添加，提高了接触面积，更好的提高胶结表面的结合力，保证钎焊后的电路板在受热状态下大大降低发生钎焊分层的概率。

技术领域

本发明涉及电路板钎焊技术领域，具体是一种防止氮化硅集成电路板钎焊分层的原料制备方法和设备。

背景技术

氮化硅陶瓷具有硬度大、强度高、热膨胀系数小、高温蠕动小、抗氧化性能好、热腐蚀性能好、摩擦系数小、与用油润滑的金属表面相似等诸多优异性能，是综合性最好的结构陶瓷材料。单晶氮化硅的理论热导率可达400W/(m.k),具有成为高热导基片的潜力。此外氮化硅的热膨胀系数为3.0乘以10-6/摄氏度左右，与SI.SIC和caas等材料匹配良好，这使得氮化硅陶瓷电路板基片将成为一种具有吸引力的高强度导热电子器件基板材料。

与其它陶瓷材料相比，氮化硅陶瓷材料具有明显优势，尤其是高温条件下氮化硅陶瓷材料表现出的耐高温性能、对金属的化学惰性、超高的硬度和断裂韧性等力学性能。

现有的氮化硅陶瓷基板钎焊后，在使用的过程中由于元器件的发热导致基板与陶瓷机体之间发生膨胀，进而使得电路板与钎焊层之间分层，导致虚焊的现象出现，电子设备出现故障问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止氮化硅集成电路板钎焊分层的原料制备方法和设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种防止氮化硅集成电路板钎焊分层的原料制备方法，包括步骤：

S1、原料球磨，在钎焊原材料中添加元素Zr，采用Ag-Cu-Zr和B4C、Mo等混合材料，将混合材料送入球磨机内，同步添加球磨介质，对混合材料进行球磨，其中B4C、Mo平均粒径为8μm；

S2、混合材料投放，首先将球磨机内部的空气抽出，控制球磨机内部的真空度为-0.1MPa,随后将所述混合材料通过球磨筒上的物料口送入球磨筒内部，在投放物料时需要避免所述混合材料与空气的接触，混合材料投放完毕后将物料口密封，启动球磨机开始进行球磨，球磨得到的复合粉末真空保存；

S3、陶瓷表面纹路添加，在对混合材料进行研磨时，对陶瓷表面进行预处理，在陶瓷表面刻蚀0.05-0.1mm的纹路，纹路四十五度倾斜，纹路之间的间距为2-3mm，在垂直该纹路的方向上设置有相同的刻蚀斜线纹路，刻蚀纹路呈现网格型；

S4、在球磨得到的复合粉末内加入高分子胶结剂，高分子胶结剂与复合粉末的的添加质量比为10:1，搅拌均匀得到钎焊原料；

S5、采用模具将陶瓷基板、钎焊原料、陶瓷基板的放置顺序，利用压制设备进行压实，压力保持在0.02-0.03MPa,压制完成后放入气氛烧结炉中进行钎焊，钎焊过程中气氛烧结炉的真空度保持在-0.1MPa，钎焊温度在300-400℃，保温四十五分钟，完成钎焊。

作为本发明进一步的方案：步骤S1中的球磨介质为氮化硅陶瓷球，所述氮化硅陶瓷球的直径分为三种，分别为10mm、7mm、5mm，三种型号的氮化硅陶瓷球数量配比为3:2:1。

作为本发明再进一步的方案：步骤S2中的球磨机转速为300-350r/min，球磨时间为2-3小时，所述氮化硅陶瓷球与混合材料之间的配比为5:1。

作为本发明再进一步的方案：步骤S5中的陶瓷基板表面还经过喷砂处理，采用规格为W0.7、W0.5、W0.3的研磨膏抛磨陶瓷基板表面，直至陶瓷基板表面的粗糙度为Ra0.2-0.5。