一种织构化氮化硅陶瓷基板及其切割方法和应用

1.本发明涉及氮化硅陶瓷基板制备技术领域，尤其涉及一种织构化氮化硅陶瓷基板及其切割方法和应用。


背景技术：

2.目前，人们对陶瓷基板的材料的导热性能的要求越来越高，传统的流延成型方法制备的陶瓷基板只能达到60w
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‑1。
3.织构化氮化硅陶瓷相较于无织构化氮化硅陶瓷，拥有着更优秀的性能，包括强度、硬度、热导率方面。
4.传统的氮化硅陶瓷的导热率较低，限制了其作为电子元器件基板的应用。因此，如何切割得到高热导率的氮化硅陶瓷基板，成为本领域亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明实施例所要解决的技术问题是如何切割高热导率的氮化硅陶瓷基板。
6.为了解决上述问题，第一方面，本发明实施例提出一种基于电镀金刚石线锯切割织构化氮化硅陶瓷基板的方法，所述方法应用于织构化氮化硅陶瓷中，所述方法包括：通过电镀金刚石线锯沿着与所述织构化氮化硅陶瓷的织构化方向垂直的方向将所述织构化氮化硅陶瓷切割为织构化氮化硅陶瓷基板。
7.其进一步的技术方案为，所述织构化氮化硅陶瓷固定于所述电镀金刚石线锯的载物台上，所述织构化氮化硅陶瓷的织构化方向与所述电镀金刚石线锯的金刚石线垂直。
8.其进一步的技术方案为，所述电镀金刚石线锯的工件进给速度设定为0.08mm/min
‑
0.12mm/min。
9.其进一步的技术方案为，所述电镀金刚石线锯的锯丝线速度设定为30
‑
35m/s。
10.其进一步的技术方案为，所述电镀金刚石线锯的金刚石线的张紧力设定为27n
‑
30n。
11.其进一步的技术方案为，所述电镀金刚石线锯的金刚石线的摆动角度设定为7
‑9°
。
12.其进一步的技术方案为，所述电镀金刚石线锯的金刚石线的金刚石的目数为300
‑
400目。
13.第二方面，本发明实施例提出一种织构化氮化硅陶瓷基板，所述织构化氮化硅陶瓷基板由第一方面所述的基于电镀金刚石线锯切割织构化氮化硅陶瓷基板的方法制备。
14.其进一步的技术方案为，所述织构化氮化硅陶瓷基板的热导率超过100m
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‑1，所述织构化氮化硅陶瓷基板的表面粗糙度小于0.1μm。
15.第三方面，本发明实施例提供如第二方面所述的织构化氮化硅陶瓷基板在电子器件基板中的应用。
16.与现有技术相比，本发明实施例所能达到的技术效果包括：
17.本发明实施例中，通过电镀金刚石线锯沿着与所述织构化氮化硅陶瓷的织构化方向垂直的方向将所述织构化氮化硅陶瓷切割为织构化氮化硅陶瓷基板，由此得到的织构化氮化硅陶瓷基板的厚度方向与其织构化方向一致，从而具备了更好的导热性能，其热导率超过100m
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‑1，同时所述织构化氮化硅陶瓷基板的表面粗糙度小于0.1μm，从而能够满足电子器件基板对高导热性的要求。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1本发明实施例提出的一种基于电镀金刚石线锯切割织构化氮化硅陶瓷基板的方法的切割方向的示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
22.还应当理解，在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
23.本发明实施例中的氮化硅陶瓷指的是通过织构化制备的氮化硅陶瓷，晶粒沿着织构化方向均匀整齐排布，分子式为si3n4。
24.参见图1，本发明实施例提出一种基于电镀金刚石线锯切割织构化氮化硅陶瓷基板的方法，所述方法应用于织构化氮化硅陶瓷中，以切割织构化氮化硅陶瓷基板。
25.该方法包括：通过电镀金刚石线锯沿着与所述织构化氮化硅陶瓷的织构化方向垂直的方向将所述织构化氮化硅陶瓷切割为织构化氮化硅陶瓷基板。其中，切割方向如图1中箭头所示方向。
26.具体地，将织构化氮化硅陶瓷固定于所述电镀金刚石线锯的载物台上，同时。使得所述织构化氮化硅陶瓷的织构化方向与所述电镀金刚石线锯的金刚石线垂直。之后，启动电镀金刚石线锯切割出织构化氮化硅陶瓷基板。
27.进一步地，电镀金刚石线锯可具体为摆动式电镀金刚石线锯，所述电镀金刚石线锯的金刚石线的金刚石的目数为300
‑
400目。金刚石粒径过大容易掉落，过小切割力会不足。
28.同时切割参数设定如下：所述电镀金刚石线锯的工件进给速度设定为0.08mm/
min
‑
0.12mm/min。过高的进给速度会造成表面加工质量差，过低的进给速度会导致效率低。
29.所述电镀金刚石线锯的锯丝线速度设定为30
‑
35m/s。锯丝线速度过高会导致磨损过大，过低会导致切割力不足。
30.所述电镀金刚石线锯的金刚石线的张紧力设定为27n
‑
30n。所述电镀金刚石线锯的金刚石线的摆动角度设定为7
‑9°
。
31.发明人研究发现，对于织构化氮化硅陶瓷，沿平行于垂直于织构化方向，热导率更高，因此，本发明中，通过电镀金刚石线锯沿着与所述织构化氮化硅陶瓷的织构化方向垂直的方向将所述织构化氮化硅陶瓷切割为织构化氮化硅陶瓷基板，由此得到的织构化氮化硅陶瓷基板的厚度方向与其织构化方向一致，从而具备了更好的导热性能，其热导率超过100m
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‑1，同时所述织构化氮化硅陶瓷基板的表面粗糙度小于0.1μm。
32.本发明实施例还提供通过上述实施例植被得到的织构化氮化硅陶瓷基板，该织构化氮化硅陶瓷基板的热导率超过100m
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‑1，表面粗糙度小于0.1μm。
33.本发明实施例还提供上述织构化氮化硅陶瓷基板在电子器件基板中的应用。
34.为了能够更好的阐述本发明的技术方案，提供具体实施例如下：
35.实施例1
36.采用织构化氮化硅陶瓷，将其织构化方向调节到与金刚石线垂直并将其装夹在电镀金刚石线锯的载物台上。通过控制台调节电镀金刚石线锯的工件进给速度为0.08mm/min，设定锯丝线速度为30m/s。切割过程中，需保持载物台和仪器平整，无其他振动影响，通过气动调节的方式将电镀金刚石线锯的金刚石线的张紧力设置为27n。切割过程中，金刚石线具有一定摆动角度，且摆动角度为7
°
。并且，金刚石线的金刚石的目数为300目。
37.通过实施例1的方法，总共制备了100块织构化氮化硅陶瓷基板，所制备的氮化硅陶瓷基板热导率(平均值)为102w
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‑1，表面粗糙度(平均值)0.09um，良品率为96％。
38.实施例2
39.采用织构化氮化硅陶瓷，将其织构化方向调节到与金刚石线垂直并将其装夹在电镀金刚石线锯的载物台上。通过控制台调节电镀金刚石线锯的工件进给速度为0.10mm/min，设定锯丝线速度为30m/s。切割过程中，需保持载物台和仪器平整，无其他振动影响，通过气动调节的方式将电镀金刚石线锯的金刚石线的张紧力设置为27n。切割过程中，金刚石线具有一定摆动角度，且摆动角度为8
°
。并且，金刚石线的金刚石的目数为350目。
40.通过实施例2的方法，总共制备了100块织构化氮化硅陶瓷基板，所制备的氮化硅陶瓷基板热导率(平均值)为102w
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‑1，表面粗糙度(平均值)0.08um，良品率为95％。
41.实施例3
42.采用织构化氮化硅陶瓷，将其织构化方向调节到与金刚石线垂直并将其装夹在电镀金刚石线锯的载物台上。通过控制台调节电镀金刚石线锯的工件进给速度为0.12mm/min，设定锯丝线速度为35m/s。切割过程中，需保持载物台和仪器平整，无其他振动影响，通过气动调节的方式将电镀金刚石线锯的金刚石线的张紧力设置为30n。切割过程中，金刚石线具有一定摆动角度，且摆动角度为9
°
。并且，金刚石线的金刚石的目数为400目。
43.通过实施例3的方法，总共制备了100块织构化氮化硅陶瓷基板，所制备的氮化硅陶瓷基板热导率(平均值)为102w
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‑1，表面粗糙度(平均值)0.08um，良品率为95％。
44.对比例1
45.与实施例1相比，不同的是采用无织构化氮化硅陶瓷进行金刚石线锯切割。
46.切割后的氮化硅陶瓷基板热导率仅为50
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‑1，表面粗糙度为0.1um，良品率为94％。
47.对比例2
48.与实施例1相比，不同的是切割方向为平行于织构化方向
49.切割后的氮化硅陶瓷基板热导率仅为60
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‑1，表面粗糙度为0.12um，良品率为95％。
50.对比例3
51.与实施例3相比，不同的是进给速度为0.15mm/min，锯丝线速度为20m/s，张紧力为20n，金刚石颗粒尺寸为200目，摆动角度为5
°
52.切割后的氮化硅陶瓷基板热导率仅为60
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‑1，表面粗糙度为0.2um，良品率为60％。
53.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
54.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，尚且本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
55.以上所述，为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。