1.本發明涉及陶瓷基板制備技術領域，尤其涉及一種高強度高熱導氮化硅陶瓷基板及其制備方法和應用。
背景技術：
2.能源作為人類社會生活和生產的重要物質基礎，已成為社會發展過程中不可或缺的重要支撐。目前廣泛使用的能源主要是化石能源。由于化石能源在使用過程中將產生污染氣體，對環境造成危害；并且，化石能源作為一種不可再生資源，無法永久為人類提供能源。因此亟需尋找一種新的替代能源。電能因具備清潔、高效、可再生性等特點而受到人們的關注，已廣泛應用于日常生活和工業生產中。絕緣柵雙極型晶體管(igbt)作為電能變換與傳輸的核心器件，在智能電網、高鐵列車和新能源汽車等領域應用極廣。隨著使用需求的不斷提升，igbt逐漸向更大的功率密度，更小的產品尺寸，更集成化的功能等方面發展。這使得igbt在運行過程中產生更多熱量。若不能及時將igbt內部多余的熱量發散，這些熱量便會在igbt內部聚集，降低igbt使用性能，并損害其使用壽命。封裝技術作為igbt產業鏈中的關鍵環節，不僅能使igbt與外部隔離，提供機械支撐保護和電絕緣作用；還具備將igbt內部多余熱量發散的作用。陶瓷材料因兼具良好的熱導率、優異的絕緣性和機械性能，已成為igbt領域常用的封裝基板材料。為了適應igbt的發展方向和使用需求，陶瓷基板材料需具備更高的熱導率和更大的機械強度，使得主要由傳統陶瓷材料構成的陶瓷基板領域面臨巨大的挑戰。因此，亟需開發兼具優異熱導率和機械性能的新型陶瓷基板材料。
3.氮化硅作為一種重要的結構陶瓷材料，具備優異的力學性能和抗熱震性能(在空氣中加熱至1000℃以上，再急劇驟冷急劇加熱，也不會碎裂)，并且有研究結果表明，室溫下單晶氮化硅的理論熱導率可達450w/m
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k。因此，氮化硅陶瓷被視為制備高性能陶瓷基板的理想材料之一。由于晶格氧、雜質原子、位錯、空位、晶界和殘留的第二相等因素引起的聲子散射作用，實際制備的氮化硅熱導率遠低于單晶氮化硅的理論熱導率。為了獲得高熱導的氮化硅陶瓷，一般利用長時間高溫保溫，通過氧在高溫下擴散速率更快作用，實現對氮化硅晶格的凈化，降低晶格氧含量。此外，長時間高溫保溫也有可促進晶粒生長，降低晶界相對熱導率的阻礙作用。但是，根據hall
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petch原理，晶粒尺寸過大，將造成氮化硅陶瓷機械性能的快速惡化。由此可知氮化硅的高熱導率和高強度是兩個相互矛盾的性能，所以很
聲明：
“高強度高熱導氮化硅陶瓷基板及其制備方法和應用” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：廣東工業大學
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2025年07月24日 ~ 26日 
