[发明专利]一种高强度高热导氮化硅陶瓷基板及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高强度高热导氮化硅陶瓷基板的制备方法，其特征在于，包括：

S1，对分散剂和溶剂进行球磨处理，得到分散剂溶液；在保持球磨状态下依次向所述分散剂溶液中加入烧结助剂和氮化硅陶瓷粉体，继续球磨得到稳定悬浮液；

S2，向所述稳定悬浮液中加入增塑剂，在保持球磨状态下分多次向所述稳定悬浮液中加入粘接剂，继续球磨得到流延浆料；

S3，对所述流延浆料进行脱泡处理；

S4，通过流延成型工艺将所述流延浆料制备为生坯片，其中，氮化硅陶瓷粉体、烧结助剂、溶剂、分散剂、粘接剂和増塑剂的质量配比为100:(5-12)：(40-100)：(1-3.5)：(6-10)：(6-15)；所述生坯片包括加强生坯片以及导热生坯片；所述加强生坯片的氮化硅陶瓷粉体中α-氮化硅与β-氮化硅晶须的质量比为（97-99）：（1-3）；所述导热生坯片的氮化硅陶瓷粉体中α-氮化硅与β-氮化硅晶种的质量比为（95-97）：（3-5）；

S5，将生坯片堆叠后得到初始坯体，所述初始坯体包括导热单元以及设于所述导热单元两侧的加强单元，所述导热单元包括导热生坯片，每一侧的加强单元为两片相互堆叠的加强生坯片，两片加强生坯片的流延方向互成角度；

S6，依次通过冷等静压工艺、排胶工艺以及烧结工艺将所述初始坯体制成陶瓷；脱泡处理的工艺参数包括：真空度-0.1MPa ，脱泡时间15-30min；冷等静压工艺的工艺参数包括：冷等静压温度60-100℃，加压压力100-200MPa；排胶工艺的工艺参数包括：排胶温度450-600℃；烧结工艺的工艺参数包括：烧结温度1750-1900℃，烧结时间2-10h；流延机干燥区三段温度30-60℃；对于加强生坯片，其所采用的流延成型工艺的工艺参数包括：刮刀高度0.2-0.25mm，流延速度1500-2000mm/min；对于导热生坯片，其所采用的流延成型工艺的工艺参数包括：刮刀高度0.35-0.5mm，流延速度20-40mm/min。

2.根据权利要求1所述的高强度高热导氮化硅陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述氮化硅陶瓷粉体中的氮化硅的D50为0.5-3um。

3.根据权利要求1所述的高强度高热导氮化硅陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述烧结助剂包括碱土金属化合物和稀土化合物，其中，碱土金属化合物为MgO、MgF₂、Al₂O₃和CaO中的至少一种，稀土化合物为Y₂O₃、Yb₂O₃、Dy₂O₃、YF₃和YbF₃中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高强度高热导氮化硅陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮以及环己酮中的至少一种；所述分散剂为磷酸三乙酯、三油酸甘油酯、蓖麻油以及三乙醇胺中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高强度高热导氮化硅陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述粘接剂为聚乙烯醇缩丁醛以及丙烯酸甲酯中的至少一种；所述増塑剂为邻苯二甲酸酯、聚乙二醇和甘油中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的高强度高热导氮化硅陶瓷基板的制备方法，其特征在于，步骤S1包括：将分散剂和溶剂加入到尼龙球磨罐中，将尼龙球磨罐放入到行星式球磨机内以200-300r/min的转速球磨1-2h，预先让分散剂均匀分散在溶剂中，得到分散剂溶液；向尼龙球磨罐中加入烧结助剂并继续以200-300r/min的转速球磨1-2h；向尼龙球磨罐中加入氮化硅陶瓷粉体，以200-300r/min的转速继续球磨4-12h，得到稳定悬浮液；

步骤S2包括：向尼龙球磨罐中加入增塑剂，以200-300r/min的转速球磨0.5-1h；控制星式球磨机的转速为200-300r/min，分多次向尼龙球磨罐中加入粘接剂；在粘接剂添加完毕后，继续球磨4-24h得到流延浆料；其中，粘接剂的添加间隔0.5-1h。