一種氮化鋁陶瓷製冷片及其加工方法與流程
2023-05-26 09:57:06
本發明涉及電子電工技術，特別是涉及一種氮化鋁陶瓷製冷片及其加工方法。
背景技術：
氮化鋁(aluminumnitrideceramic，aln)是綜合性能優良的新型先進陶瓷材料，被認為是新一代高集成度半導體基片和電子器件的理想封裝材料。同時，氮化鋁粉體也是提高高分子材料熱導率和力學性能的最佳添加料，如環氧樹脂中加入氮化鋁粉體可以明顯提高其熱導率，廣泛應用於大功率模塊，受到國內外研究者的廣泛重視。此外，氮化鋁陶瓷還具有高強度、高硬度(12gpa)、高抗彎強度(300～400mpa)等良好的物理性能及優異的化學穩定性和耐腐蝕性能，在空氣中溫度為1000℃以及在真空中溫度達到1400℃時仍可保持穩定，可用作熔煉有色金屬和半導體材料砷化鎵的坩堝、蒸發舟、熱電偶的保護管、高溫絕緣件，同時可作為微波介電材料、耐高溫及耐腐蝕結構陶瓷及透明氮化鋁微波陶瓷製品。因而成為一種具有廣泛應用前景的無機材料。由於具有優良的熱、電、力學性能。氮化鋁陶瓷引起了國內外研究者的廣泛關注，隨著現代科學技術的飛速發展，對所用材料的性能提出了更高的要求。氮化鋁陶瓷也必將在許多領域得到更為廣泛的應用。雖然多年來通過許多研究者的不懈努力，在粉末的製備、成形、燒結等方面的研究均取得了長足進展。但到目前為止，氮化鋁的商品化程度並不高，這也是影響氮化鋁陶瓷進一步發展的關鍵因素。
技術實現要素：
針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種氮化鋁陶瓷製冷片及其加工方法，該發明利用氮化鋁材料良好的特性製備成製冷片可以對大規模集成電路進行快速散熱，延長集成電路使用壽命。
為了解決現有技術中存在技術問題，本發明採用如下技術方案：
一種氮化鋁陶瓷製冷片加工方法，包括如下步驟：
第一，對氮化鋁陶瓷基片按照不同的形狀和要求進行雷射預切割獲得標準基片；
第二，對標註基片進行含銀合金塗層處理過程；
a1，對基片進行清洗乾燥並通過具有200～350目不鏽鋼絲網的專用絲印機印製銀合金；
a2，將含有銀合金塗層基片放在室溫中進行5～30min流平；
a3，將含有銀合金塗層基片放在在110～150度溫度環境中進行10～25min烘乾；
a4，將含有銀合金塗層基片進行排膠處理；
a5，採用隧道爐對排膠後基片進行燒結處理後再清洗乾燥；
第三，對含有銀合金塗層基片進行含銅合金二次塗層處理過程；
a1，將含有二次複合金塗層基片放在室溫中進行5～30min流平；
a2，將含有二次複合金塗層基片放在在110～150度溫度環境中保持10～25min烘乾；
a3，採用真空燒結爐對含有二次複合塗層基片進行燒結處理後再清洗乾燥獲得氮化鋁陶瓷製冷片。
所述步驟二中隧道爐達到峰值溫度850±20℃，峰值時間9～11min範圍內完成燒結。
所述步驟二中選用銀漿顆粒細度≤8μm，粘度值為150～250pa·s。
所述步驟三中真空燒結爐達到峰值溫度700～850℃，峰值時間9～11min範圍內完成燒結。
所述氮華鋁陶瓷製冷片的厚度為0.20mm～1.15mm。
本發明還提供一種用於加工所述的氮化鋁陶瓷製冷片的絲印機，包括底座，所述底座前端依次設有x軸調節板、y軸第一調節板和r軸調節板；所述r軸調節板上設有基臺，所述底座後端設有y軸第二調節板，所述y軸第二調節板通過支撐體活動連接有帶絲網的印板，所述y軸第二調節板上還設有z軸調節杆。
所述絲網目數為200～350目，其厚度為0.020mm～0.050mm。
所述絲網按照與印刷方向45度方式設置在印版上。
本發明有益效果
1、採用本發明加工的氮化鋁陶瓷製冷片耐高溫，其熱膨脹係數(4.5×10-6℃)低。
2、採用本發明加工的氮化鋁陶瓷製冷片耐熱衝擊，其熱導率高(170～320w/m·k)，能耐急熱急冷。
3、採用本發明加工的氮化鋁陶瓷製冷片機械性能好，抗彎強度350～400mpa，抗折強度高。
附圖說明
圖1是本發明一種氮化鋁陶瓷製冷片加工方法流程圖。
圖2是本發明一種氮化鋁陶瓷製冷片加工方法中燒結爐溫度控制示意圖。
圖3是本發明一種氮化鋁陶瓷製冷片加工方法中採用的絲印機結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做出詳細說明。
如圖1所示，本發明提供一種氮化鋁陶瓷製冷片加工方法，包括如下步驟：
第一，101對氮化鋁陶瓷基片按照不同的形狀和要求進行雷射預切割獲得標準基片；本發明中雷射預切割：根據不同的形狀和要求，用直徑小於0.03mm的雷射切成所需要的形狀，雷射切割深度為材料的厚度的49％為宜。一個角處切出一個定位標誌。需要加工的圖形，整齊地排列在氮化鋁陶瓷片上，但要保證圖形離邊的距離不小於3mm。
第二，201對標註基片進行含銀合金塗層處理過程；
a1，2011；對基片進行清洗乾燥並通過具有200～350目不鏽鋼絲網的專用絲印機印製銀合金；所述步驟二中選用銀漿顆粒細度≤8μm，粘度值為150～250pa·s。本發明在印銀中採用專用絲印機能保證絲印重複定位誤差小於0.01mm。同時，絲印機能夠固定氮化鋁陶瓷片，重複定位精度也要小於0.01mm。印刷時注意事項如下：
1、印刷前24小時請將漿料置於操作間裡，以達到同樣的環境溫度(20～25℃)2、如需稀釋，請使用低轉速的攪拌機進行攪拌或手動攪拌10～30分鐘，攪拌後靜置30分鐘，讓產生的氣泡全部析出。調整粘度時可加入專用稀釋劑，但加量不得超過2％。3、注意印刷基片的存放和使用，在印刷時基片表面必須徹底乾淨並保持乾燥。不要在絲網上一次放入過多的漿料，這樣會造成絲網受壓變形，影響印刷精度。4、批量生產時，要注意印刷面的一致，並建議經常測量溼膜厚度，以保證印刷效果。5、印刷完後應在短時間內進行烘乾以避免灰塵沾染。烘乾需要完全徹底(溫度和時間)，避免表面乾燥而內部不幹的現象。
a2，2012將含有銀合金塗層基片放在室溫在5～30min流平；本發明流平時間為25分鐘。
a3，2013將含有銀合金塗層基片放在在110～150度溫度環境中進行10～25min烘乾；
a4，2014將含有銀合金塗層基片進行排膠處理；
a5，2015採用隧道爐對排膠後基片進行燒結處理後再清洗乾燥；如圖2所示，所述步驟二中隧道爐達到峰值溫度850±20℃，峰值時間9～11min範圍完成燒結。
第三，301對含有銀合金塗層基片進行含銅合金二次塗層處理過程；
a1，3011將含有二次複合金塗層基片放在室溫在5～30min流平；所述步驟三中複合金為銅合金。
a2，3012將含有二次複合金塗層基片放在在110～150度溫度環境中保持10～25min烘乾；
a3，3013採用真空燒結爐對含有二次複合塗層基片進行燒結處理後再清洗乾燥獲得氮化鋁陶瓷製冷片。如圖2所示，所述步驟三中真空燒結爐達到峰值溫度700～850℃，峰值時間9～11min之間範圍完成燒結。
所述氮華鋁陶瓷製冷片的厚度為0.20mm～1.15mm。本發明氮化鋁陶瓷製冷片的常用厚度有：0.25mm、0.38mm、0.51mm、0.635mm。
如圖3所示，本發明還提供一種氮化鋁陶瓷製冷片專用的絲印機；包括帶底座21的機體，所述底座21前端依次設有x軸調節板22、y軸第一調節板231和r軸調節板24；所述r軸調節板24上設有基臺25，所述底座21後端設有y軸第二調節板232，所述y軸第二調節板232通過支撐體26活動連接有帶絲網的印板27，所述y軸第二調節板232上還設有z軸調節杆28。所述絲網目數為200～350目，其厚度為0.020mm～0.050mm。所述絲網按照與印刷方向45度方式設置在印版上。
上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護範圍的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬於本發明的保護之列。