一种陶瓷基片生坯涂层料浆和制备方法及其应用与流程

本发明涉及陶瓷领域，具体涉及一种陶瓷基片生坯涂层料浆和制备方法及其应用。

背景技术：

1、近年来，半导体器件沿着大功率化、高频化、集成化的方向迅猛发展。半导体器件工作产生的热量是引起半导体器件失效的关键因素，而绝缘基板的导热性是影响整体半导体器件散热的关键。此外，如在电动汽车、高铁等领域，半导体器件使用过程中往往要面临颠簸、振动等复杂的力学环境，这对所用材料的力学可靠性提出了严苛的要求，陶瓷材料优异的力学性能使之脱颖而出。

2、而其中的氮化硅陶瓷是综合性能最好的结构陶瓷材料。陶瓷的理论热导率很高，具有成为高导热基片的潜力。优良的力学性能和良好的高导热潜质，使得氮化硅陶瓷在高端半导体器件，特别是大功率半导体器件基片的应用方面极具市场前景。

3、目前，流延成型是一种制备高质量陶瓷基片的成型方法。流延法具有生产效率高，易于生产的连续化和自动性，更适用于工业的大规模生产。流延成型工艺是将料浆涂覆在陶瓷上，形成表面光滑，厚度均匀的薄膜，经干燥制成具有良好韧性的坯片。

4、使用流延成型工艺制备的陶瓷基片生坯需要敷上一层隔离粉，然后进行排胶、烧结。隔离粉的敷粉效果和基片毛坯表面的状态紧密相关，若敷粉不均匀，会导致基片表面不平整，出现翘曲等缺陷；若粉料分散不好，出现团聚颗粒，会导致烧结之后的基片表面出现凹坑等缺陷。

5、丝网印刷技术具有批量大、价格便宜、效率快、印刷质量好等优势，在电路板、纺织品、陶瓷、包装等领域具有广泛应用。但现有的料浆采用丝网印刷涂覆在陶瓷基片生坯上，烧结制得的陶瓷表面仍然存在凹凸与褶皱现象。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有的料浆采用丝网印刷涂覆在陶瓷基片生坯上，烧结制得的陶瓷表面仍然存在凹凸与褶皱现象，从而提供一种陶瓷基片生坯涂层料浆和制备方法及其应用。

2、本发明第一方面保护一种陶瓷基片生坯涂层料浆，其中，以料浆质量为基准，包括如下质量百分含量的组分：氮化硼10-55wt%，氢化蓖麻油0-5wt%，乙基纤维素0-0.28wt%，pvb为0.001-1.1wt%，三乙醇胺2-25wt%，溶剂30-60wt%。

3、本发明中，所述pvb是聚乙烯醇缩丁醛。

4、进一步地，以料浆质量为基准，包括如下质量百分含量的组分：氮化硼20-50wt%，氢化蓖麻油0.001-4wt%，乙基纤维素0.001-0.2wt%，pvb为0.0015-0.8wt%，三乙醇胺5-15wt%，所述溶剂20-40wt%。

5、根据本发明，所述溶剂选自松油醇、二乙二醇丁醚、邻苯二甲酸二甲酯、异丙醇、二甲基亚砜（dmso）中的至少一种。

6、根据本发明，所述pvb的数均分子量为16000-60000g/mol。

7、根据本发明，所述pvb的数均分子量为16000g/mol、30000g/mol、60000g/mol中的一种。

8、本发明第二方面保护一种前述的陶瓷基片生坯涂层料浆的制备方法，其中，所述制备方法具体步骤包括：

9、（1）将除氮化硼之外的所有原料进行第一混合得到混合物；

10、（2）将所述混合物与氮化硼进行第二混合，得到陶瓷基片生坯涂层料浆。

11、本发明中，所述除氮化硼之外的所有原料包括氢化蓖麻油、乙基纤维素、pvb、三乙醇胺和溶剂或pvb、三乙醇胺和溶剂或氢化蓖麻油、pvb、三乙醇胺和溶剂或乙基纤维素、pvb、三乙醇胺和溶剂。

12、本发明中，其中各组分含量与本发明第一方面保护内容一致，在此不再赘述；第一混合后得到清澈无颗粒、无沉淀的均质混合物。

13、本发明中，所述第一混合的温度为25-30℃，所述第一混合的时间为10-30min。

14、本发明中，所述第一混合的方式为本领域常规混合方式，能够混合均匀即可。

15、根据本发明，所述第二混合的方法包括球磨、搅拌或研磨。

16、本发明中，具体的反应仪器为本领域常规仪器，典型非限定性地，采用三棍研磨机进行所述研磨。

17、本发明中，所述第二混合的温度为25-30℃。

18、根据本发明，所述第二混合的时间为30-80min。

19、本发明第三方面保护一种前述的陶瓷基片生坯涂层料浆或前述制得的陶瓷基片生坯涂层料浆在陶瓷生胚烧结中的应用。

20、根据本发明，所述应用具体步骤为：将所述陶瓷基片生坯涂层料浆涂覆在陶瓷基片生坯上，烘干后，进行陶瓷烧结。

21、根据本发明，所述烘干的温度为70-120℃，烘干的时间为5-40min。

22、本发明中，所述陶瓷基片生坯包括氧化铝陶瓷基片生坯、氮化硅陶瓷基片生坯、氮化铝陶瓷基片生坯，优选为氮化硅陶瓷基片生坯、氧化锆增韧氧化铝（zta）陶瓷基片生坯。

23、根据本发明，所述陶瓷基片生胚厚度为0.3-1.0mm。

24、根据本发明，采用丝网印刷工艺进行所述涂覆。

25、根据本发明，所述丝网印刷工艺的具体条件为：印刷网版网丝为不锈钢或聚酯材质，网板目数为100-500目，网板张力为22-30n，网布角度为22.5-24°；印刷压力为0.3-0.7mpa，印刷间距为0.8-3.5mm，印刷尺寸为（120-260）mm×（120-190）mm。

26、本发明中，印刷后的陶瓷基片生坯在100-120℃的无尘且通风环境下烘干10-120min。

27、本发明技术方案，具有如下优点：

28、1、本发明提供的一种陶瓷基片生坯涂层料浆，其中，以料浆质量为基准，包括如下质量百分含量的组分：氮化硼10-55wt%，氢化蓖麻油0-5wt%，乙基纤维素0-0.28wt%，pvb为0.001-1.1wt%，三乙醇胺2-25wt%，溶剂30-60wt%；料浆特定的组分与用量使得料浆敷在陶瓷基片生坯表面时，能够与陶瓷基片生坯紧密贴合；特定的组分与用量使得料浆敷在陶瓷基片生坯表面时，能够在陶瓷基片生坯表面均匀分布，从而使得烧结得到的陶瓷基片表面平整，合格率高。

29、2、本发明提供一种陶瓷基片生坯涂层料浆的制备方法，其中，所述制备方法具体步骤包括：（1）将除氮化硼之外的所有原料进行第一混合得到混合物；（2）将所述混合物与氮化硼进行第二混合，得到陶瓷基片生坯涂层料浆；该混料方式能够充分溶解原料，进而使溶剂体系混合更加均匀，并将其敷在陶瓷基片生坯表面时，能够紧密贴合，并且料浆在生坯表面均匀分布，从而使得烧结得到的陶瓷基片表面平整，合格率高。

30、3、本发明中特定的第二混合方式能够使料浆充分混合从而提高料浆整体性能的均匀性，避免料浆在使用过程中，由于各部分性能差异导致敷粉差异，进而影响陶瓷基片表面形貌。

31、4、本发明中特定的第二混合时间能够进一步使料浆充分混合从而提高料浆整体性能的均匀性，防止因料浆各部分性能差异而引发的敷粉不均问题，进而保障陶瓷基片表面形貌的完整性和一致性。

32、5、本发明中采用丝网印刷工艺，能够进一步提高料浆涂覆的精度（敷粉用量与敷粉厚度），提高工作效率，并且能够进一步确保敷粉的均匀性，从而使坯体在烧结的过程中保持平整的状态，使得烧结得到的陶瓷基片表面平整，合格率高。