本发明涉及陶瓷材料制备，尤其涉及一种耐热、抗氧化氮化硅陶瓷基板及其制备方法。
背景技术：
1、随着集成电路工业的发展，电力电子器件技术正朝着高电压、大电流、大功率密度、小尺寸的方向发展。同时，近年来，高温传感器因其在高温、高压、腐蚀性环境等恶劣环境下，以及收到机械冲击时的优异性能而备受关注。因此，高效的散热系统是高集成电路必不可少的一部分，这就使得基板材料既需要良好的机械可靠性，又需要较高的热导率和耐高温抗氧化腐蚀能力。目前，广泛使用的基板材料主要是氧化铝和氮化铝陶瓷。但是，氮化铝陶瓷的力学性能较差，导致氮化铝基板的使用寿命较短，使得它作为结构基板材料受到了限制。另外，氧化铝陶瓷的理论热导率与实际热导率都很低，不适合应用于大规模集成电路。
2、氮化硅陶瓷具有高的力学性能，其抗弯强度和断裂韧性是氮化铝和氧化铝的2～3倍，并且具有较高的热导率、热辐射性和耐热循环性，在基板材料的应用方面极具市场前景。然而，随着半导体模块的功率越来越大，工作电流也随之增加，发热量增加，因此存在着极大的散热问题；并且，由于高温传感器的使用温度已达到1000℃以上，这就要求用于高温传感器的基板材料必须能够在高温环境下保持稳定的性能。
3、因此，提供一种耐热、抗氧化氮化硅陶瓷基板的制备方法成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种耐热、抗氧化氮化硅陶瓷基板及其制备方法。本发明提供的制备方法制备的耐热、抗氧化氮化硅陶瓷基板具有优异的高温抗氧化性能。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
3、本发明提供了一种耐热、抗氧化氮化硅陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)提供如下质量百分比的粉料：氮化硅85～94％、氧化钇3～8％、金属镁1～5％、二氧化钛0.5～1％以及氮化铌1～5％；
5、(2)将所述步骤(1)中的粉料与粘结剂、分散剂和水进行球磨混合后喷雾干燥，得到复合粉体；
6、(3)将所述步骤(2)得到的复合粉体模压成型后依次进行真空烧结和气压烧结，得到耐热、抗氧化氮化硅陶瓷基板。
7、优选地，步骤(2)中的粘结剂包括聚乙二醇和聚乙烯醇中的一种或多种。
8、优选地，所述步骤(2)中的分散剂包括四甲基氢氧化铵和十六烷基磺酸钠中的一种或多种。
9、优选地，所述步骤(2)中粉料与粘结剂、分散剂和水的质量比为100:(0.5～3.5):(0.01～2):(50～100)。
10、优选地，所述步骤(3)中模压成型的压力为100～180mpa。
11、优选地，所述步骤(3)中真空烧结的温度为600～800℃，真空烧结的时间为4～8h。
12、优选地，所述步骤(3)中的气压烧结包括依次进行的低气压烧结和高气压烧结。
13、优选地，所述低气压烧结的氮气压力为0.1～2mpa，所述低气压烧结的温度为1400～1600℃，所述低气压烧结的时间为0.5～1h。
14、优选地，所述高气压烧结的氮气压力为3～8mpa，所述高气压烧结的温度为1750～1850℃，所述高气压烧结的时间为3～5h。
15、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的耐热、抗氧化氮化硅陶瓷基板。
16、本发明提供了一种耐热、抗氧化氮化硅陶瓷基板的制备方法，包括：提供质量百分比为氮化硅85～94％、氧化钇3～8％、金属镁1～5％、二氧化钛0.5～1％以及氮化铌1～5％的粉料；将所述粉料与粘结剂、分散剂和水进行球磨混合后喷雾干燥，得到复合粉体；将所述复合粉体模压成型后依次进行真空烧结和气压烧结，得到耐热、抗氧化氮化硅陶瓷基板。本发明以氮化硅粉体为原料，通过添加金属镁作为除氧剂，在真空烧结时对氮化硅表面的氧化膜进行还原，一方面降低了液相中的氧含量，提高了氮化硅陶瓷的热导率，另一方面得到氧化镁作为烧结助剂，降低氮化硅的致密化烧结温度；通过添加氧化钇作为烧结助剂，与金属镁形成的氧化镁配合作用，在烧结时形成低熔点的硅酸盐液相，促进烧结致密化，使得到的陶瓷材料具有优异的力学性能；通过添加适量的二氧化钛，在烧结过程中促进液相反应，提高产品强度；添加适量的氮化铌提高产品的高温抗氧化性能；以水作为分散介质进行喷雾干燥形成组成分散均匀的复合粉体，具有流动性好、松装密度稳定、成型性能好的优势，无需进行冷等静压成型即可形成成分均匀的坯体，提高陶瓷材料的力学性能；通过真空烧结进行还原反应除氧，提高产品的热导率，最后进行气压烧结促进陶瓷材料的致密化。实施例的实验结果表明，本发明提供的制备方法制备的耐热、抗氧化氮化硅陶瓷基板热导率可达140w·m-1·k-1，在1100℃氧化100h后，氧化增重为0.05mg/cm2以下，弯曲强度为1050mpa，与未氧化时的1100mpa相比，降低4.5％。
1.一种耐热、抗氧化氮化硅陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的粘结剂包括聚乙二醇和聚乙烯醇中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的分散剂包括四甲基氢氧化铵和十六烷基磺酸钠中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中粉料与粘结剂、分散剂和水的质量比为100:(0.5～3.5):(0.01～2):(50～100)。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中模压成型的压力为100～180mpa。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中真空烧结的温度为600～800℃，真空烧结的时间为4～8h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的气压烧结包括依次进行的低气压烧结和高气压烧结。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述低气压烧结的氮气压力为0.1～2mpa，所述低气压烧结的温度为1400～1600℃，所述低气压烧结的时间为0.5～1h。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述高气压烧结的氮气压力为3～8mpa，所述高气压烧结的温度为1750～1850℃，所述高气压烧结的时间为3～5h。
10.权利要求1～9任意一项所述制备方法制备的耐热、抗氧化氮化硅陶瓷基板。