本發(fā)明涉及碳化硅散熱板和電路板
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及高絕緣碳化硅陶瓷基板與碳化硅基電路板及其制備方法。
背景技術(shù)：
：碳化硅(SiC)半導(dǎo)體陶瓷材料于上世紀(jì)初被發(fā)現(xiàn)后，在過電壓防護(hù)領(lǐng)域中被廣泛用于制作避雷器、防護(hù)元件等器件，在電高溫領(lǐng)域被用作發(fā)熱元件。由于SiC的非線性系數(shù)a值小、電壓梯度低、材料消耗大等原因，自上世紀(jì)70年代，在過電壓防護(hù)領(lǐng)域中逐步被氧化鋅取代，但又由于碳化硅(SiC)材料比重輕(約1.7左右)、導(dǎo)熱性能好、價(jià)格低廉、工藝成熟，基于上述特性可制作性能良好的散熱板，常規(guī)做法是將功率元件焊貼在PCB板上，再將PCB板膠貼在各種材質(zhì)(如鋁型材、氧化鋁、石墨稀、碳化硅等)的散熱板上形成整體件，常規(guī)碳化硅(SiC)材料因其耐壓絕緣值不滿足上游產(chǎn)業(yè)需求，故無法制成碳化硅基線路板，現(xiàn)有技術(shù)存在著制備工藝較復(fù)雜、浪費(fèi)材料、污染環(huán)境(常規(guī)PCB板制作中的腐蝕液污染)等缺陷，而且制備的整體件散熱功效較低，價(jià)格較貴。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種具有絕緣強(qiáng)度好、散熱功效高、集散熱與線路為一體的碳化硅陶瓷基板與碳化硅基電路板及其制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：一種高絕緣碳化硅陶瓷基板，包括碳化硅陶瓷基板和涂覆在所述碳化硅陶瓷基板的所有暴露面的絕緣釉涂層，所述碳化硅陶瓷基板由碳化硅、無鉛釉料、云母粉/石英粉、滑石粉、銻粉、鎂粉、鉻粉按70～92:8～15:3～20:0～15:0～3:0～3:0～3的質(zhì)量比混合研磨、噴霧造粒形成碳化硅陶瓷粉體，再將所述碳化硅陶瓷粉體經(jīng)過壓制成型、排膠燒結(jié)、加工清洗、塗覆?；苽涠?。進(jìn)一步地，所述高絕緣碳化硅陶瓷基板的外部尺寸、形狀和在其上設(shè)置的孔槽的形狀位置根據(jù)應(yīng)用需求設(shè)置。進(jìn)一步地，包括所述高絕緣碳化硅陶瓷基板和印制在所述高絕緣碳化硅陶瓷基板一面或兩面的金屬線路圖。進(jìn)一步地，當(dāng)在所述高絕緣碳化硅陶瓷基板的兩面印制有金屬線路圖時(shí)，印制在所述碳化硅陶瓷基板兩面的金屬線路圖相同或者不相同。進(jìn)一步地，當(dāng)在所述高絕緣碳化硅陶瓷基板的一面印制有金屬線路圖時(shí)，另一面作為散熱面被設(shè)置為平面、曲線面、多半球體面或多三角錐體面，利用不同形狀增大散熱面積。一種高絕緣碳化硅陶瓷基板的制備方法，包括如下步驟：(1)將顆粒度為800～1400目的碳化硅、無鉛釉料、云母粉/石英粉、滑石粉、銻粉、鎂粉、鉻粉按70～92:8～15:3～20:0～15:0～3:0～3:0～3的質(zhì)量比攪拌混合并研磨，加入粘合劑后進(jìn)行噴霧造粒，形成混合粉料；(2)按需求的外部形狀和孔槽形狀選用對應(yīng)的壓制成型模具將所述混合粉料壓制成型為坯塊；(3)將成型后的坯塊送入排膠爐中排膠再轉(zhuǎn)入燒結(jié)爐中燒結(jié)，形成碳化硅陶瓷基板；(4)對于成型模具無法加工的碳化硅陶瓷基板的部位，用機(jī)械或激光方法進(jìn)行加工，加工完畢進(jìn)行清洗；(5)用絕緣釉涂覆所述碳化碳陶瓷基板的一面并厚度周邊，送入烘干爐中烘干，再涂覆另一面，再送入烘干爐中烘干，烘干后轉(zhuǎn)入高溫爐進(jìn)行表面玻璃化處理，制得高絕緣碳化碳陶瓷基板。進(jìn)一步地，在步驟(2)中，所述碳化硅陶瓷塊的形狀為圓形，橢圓形，矩形或多邊形，所述碳化硅陶瓷塊的壓制厚度為0.8mm～10mm，所述碳化硅陶瓷塊的散熱面為平面、曲線面、多半球體面或多三角錐體面。進(jìn)一步地，在步驟(3)中，燒結(jié)爐的溫度設(shè)置為950～1250℃，燒結(jié)時(shí)長為18～26h。進(jìn)一步地，在步驟(3)中，排膠爐的溫度設(shè)置為550℃～800℃，排膠時(shí)長為8～16h。進(jìn)一步地，在步驟(5)中，烘干爐溫度設(shè)置為120℃，時(shí)長20-50min，高 溫爐溫度設(shè)置為500～850℃，歷時(shí)35～180min。一種高絕緣碳化硅基電路板的制備方法，在所述高絕緣碳化硅陶瓷基板的制備方法的涂覆與?；襟E之后，還包括如下步驟：(6)將按需求制好的線路絲網(wǎng)上入網(wǎng)印機(jī)，用金屬漿將網(wǎng)板上的線路圖案印制在己加工并清洗干凈的高絕緣碳化硅基板面上，送入烘干爐中烘干；如制作雙面高絕緣碳化硅基電路板，重復(fù)該網(wǎng)印步驟印制高絕緣碳化硅基板的另一面，送入烘干爐中烘干；(7)將印制好并烘干的高絕緣碳化硅基板送入還原爐中還原，出爐冷卻后形成高絕緣碳化硅基電路板。進(jìn)一步地，在步驟(6)中，還原爐的溫度設(shè)置為400℃～650℃，還原時(shí)間為45～120分鐘。進(jìn)一步地，步驟(7)中的金屬漿料釆用銀、錫、鎳、銅或鋁制作的漿料。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明所提供的一種高絕緣碳化硅(SiC)陶瓷基板與碳化硅(SiC)基電路板將線路板與散熱板合二為一，節(jié)省資源，該高絕緣碳化硅(SiC)陶瓷基板與碳化硅(SiC)基電路板具有散熱功效高、生產(chǎn)成本低、可用于大功率器件等優(yōu)點(diǎn)，且具有一定的電磁防護(hù)功能，本發(fā)明所提供的高絕緣碳化硅(SiC)陶瓷基板與碳化硅(SiC)基電路板的制備方法，工藝簡單、節(jié)省材料、安全環(huán)保、極大地降低了生產(chǎn)加工成本，為LED產(chǎn)業(yè)和電子整機(jī)企業(yè)節(jié)省工時(shí)。附圖說明圖1為本發(fā)明所提供的無涂覆絕緣釉時(shí)高絕緣碳化硅陶瓷基板；圖2為本發(fā)明所提供的涂覆絕緣釉的高絕緣碳化硅陶瓷基板；圖3為本發(fā)明提供的碳化硅基電路板的第一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的主視圖；圖4為本發(fā)明提供的碳化硅基電路板的第一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的后視圖；圖5為本發(fā)明提供的碳化硅基電路板的第二種實(shí)施結(jié)構(gòu)的主視圖；圖6為本發(fā)明提供的碳化硅基電路板的第二種實(shí)施結(jié)構(gòu)的后視圖；圖7為本發(fā)明提供的碳化硅基曲線面單面電路板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明提供的碳化硅基多半球體面單面電路板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明提供的碳化硅基多三角錐體面單面電路板的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖具體闡明本發(fā)明的實(shí)施方式，附圖僅供參考和說明使用，不構(gòu)成對本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制。一種高絕緣碳化硅陶瓷基板，包括碳化硅陶瓷基板1和涂覆在所述碳化硅陶瓷基板的所有暴露面的絕緣釉涂層(絕緣釉圖層無法標(biāo)記，為圖中較亮的外層部分)，如圖1和圖2所示，圖1為無釉料時(shí)的高絕緣碳化硅陶瓷基板，圖2為涂覆了釉料之后的高絕緣碳化硅陶瓷基板，在本實(shí)施中，該基板1設(shè)置有5個(gè)安裝孔4所述碳化硅陶瓷基板由碳化硅、無鉛釉料、云母粉/石英粉、滑石粉、銻粉、鎂粉、鉻粉按70～92:8～15:3～20:0～15:0～3:0～3:0～3的質(zhì)量比混合研磨、噴霧造粒形成碳化硅陶瓷粉體，再將所述碳化硅陶瓷粉體經(jīng)過壓制成型、排膠燒結(jié)、加工清洗、塗覆?；苽涠?。本實(shí)施例中，所述高絕緣碳化硅陶瓷基板的外部尺寸、形狀和在其上設(shè)置的孔槽的形狀位置根據(jù)應(yīng)用需求設(shè)置。一種高絕緣碳化硅基電路板，包括所述高絕緣碳化硅陶瓷基板1和印制在所述高絕緣碳化硅陶瓷基板一面或兩面的金屬線路圖2。當(dāng)在所述高絕緣碳化硅陶瓷基板的兩面印制有金屬線路圖2時(shí)，印制在所述碳化硅陶瓷基板兩面的金屬線路圖相同或者不相同。當(dāng)在所述高絕緣碳化硅陶瓷基板的一面印制有金屬線路圖時(shí)，另一面作為散熱面被設(shè)置為平面、曲線面、多半球體面或多三角錐體面，利用不同形狀增大散熱面積。圖3至圖6為不同形狀的高絕緣SiC基板結(jié)構(gòu)，第一種設(shè)置有凹槽3，第二種設(shè)置有凹槽3和孔4，圖7、8、9為高絕緣SiC基板的散熱面分別為曲線面、球體面和三角錐體面的形狀結(jié)構(gòu)。一種高絕緣碳化硅陶瓷基板的制備方法，包括如下步驟：(1)將顆粒度為800～1400目的碳化硅、無鉛釉料、云母粉/石英粉、滑石粉、銻粉、鎂粉、鉻粉按70～92:8～15:3～20:0～15:0～3:0～3:0～3的質(zhì)量比攪拌混合 并研磨，加入粘合劑后進(jìn)行噴霧造粒，形成混合粉料；(2)按需求的外部形狀和孔槽形狀選用對應(yīng)的壓制成型模具將所述碳化硅混合粉料壓制成型為坯塊，所述坯塊的形狀為圓形，橢圓形，矩形或多邊形，所述碳化硅陶瓷塊的壓制厚度為0.8mm～10mm，所述碳化硅陶瓷塊的散熱面為平面、曲線面、多半球體面或多三角錐體面；(3)將成型后的碳化硅坯塊送入排膠爐中排膠，排膠爐的溫度設(shè)置為550℃～800℃，排膠時(shí)長為8～16h，排膠完畢的碳化硅坯塊再轉(zhuǎn)入燒結(jié)爐中燒結(jié)，形成碳化硅陶瓷基板，燒結(jié)爐的溫度設(shè)置為950-1250℃，燒結(jié)時(shí)長為18～26h；(4)對于成型模具無法加工的碳化硅陶瓷基板的部位，用機(jī)械或激光方法進(jìn)行加工，加工完畢進(jìn)行清洗；(5)用絕緣釉涂覆所述碳化碳陶瓷基板的一面并厚度周邊，送入烘干爐中烘干，再涂覆另一面，再送入烘干爐中烘干，烘干爐溫度設(shè)置為120℃，時(shí)長20-50min，烘干后轉(zhuǎn)入高溫爐進(jìn)行表面玻璃化處理，高溫爐溫度設(shè)置為500～850℃，歷時(shí)35～180min，制得高絕緣碳化碳陶瓷基板。在所述高絕緣碳化硅陶瓷基板的制備方法的涂覆與?；襟E之后，還包括：一種高絕緣碳化硅基電路板的制備方法，在所述高絕緣碳化硅陶瓷基板的制備方法的涂覆與?；襟E之后，還包括如下步驟：(6)將按需求制好的線路絲網(wǎng)上入網(wǎng)印機(jī)，用金屬漿將網(wǎng)板上的線路圖案印制在己加工并清洗干凈的高絕緣碳化硅基板面上，金屬漿料釆用銀、錫、鎳、銅或鋁制作的漿料，之后送入烘干爐中烘干；如制作雙面高絕緣碳化硅基電路板，重復(fù)該網(wǎng)印步驟印制高絕緣碳化硅基板的另一面，送入烘干爐中烘干；(7)將印制好并烘干的高絕緣碳化硅基板送入還原爐中還原，出爐冷卻后形成高絕緣碳化硅基電路板，還原爐的溫度設(shè)置為400℃～650℃，還原時(shí)間為45～120分鐘。上游產(chǎn)業(yè)對碳化硅基板的絕緣耐壓要求是4KV/1min，漏電流不大于0.2mA，且與厚度無關(guān)，表1是普通碳化硅基板絕緣耐壓實(shí)測參數(shù)，其中規(guī)格為 15*15*2mm(長*寬*厚)樣品平均擊穿電壓為3.72KV，20*20*2mm樣品平均擊穿電壓為2.77KV，均為不合格，同規(guī)格5mm厚度測試樣品漏電流平均為0.104mA，合格，說明絕緣耐壓與產(chǎn)品厚度有關(guān)，不符合應(yīng)用需求。表2為本發(fā)明一種高絕緣碳化硅基板絕緣耐壓參數(shù)，其樣品厚度僅為1mm，漏電流平均為0.06mA，提高了一個(gè)數(shù)量級，合格。表1碳化硅基板規(guī)格(mm)測量參數(shù)1號2號3號4號5號判定15*15*2(長*寬*厚)5KV/min3.913.783.893.473.58NO20*20*25KV/min2.273.092.762.623.12NO15*15*55KV/min0.10.070.080.080.08YES20*20*55KV/min0.10.080.090.180.18YES表2高絕緣碳化硅基板規(guī)格測量參數(shù)1號2號3號4號5號判定圓形30*1mm5KV/min0.050.080.090.070.06YES本發(fā)明所提供的一種高絕緣碳化硅陶瓷基板與碳化硅基電路板將線路板與散熱板合二為一，節(jié)省資源，該高絕緣碳化硅陶瓷基板與碳化硅基電路板具有散熱功效高、生產(chǎn)成本低、可用于大功率器件等優(yōu)點(diǎn)，且具有一定的電磁防護(hù)功能，本發(fā)明所提供的高絕緣碳化硅陶瓷基板與碳化硅基電路板的制備方法，工藝簡單、節(jié)省材料、安全環(huán)保、極大地降低了生產(chǎn)加工成本，為LED產(chǎn)業(yè)和電子整機(jī)企業(yè)節(jié)省工時(shí)。以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能以此來限定本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3