[發明專利]一種低介電常數碳化硅、高性能氮化硅陶瓷基板及其制備方法

有效

• 申請號: 202110971836.6
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113480319B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 伍尚華;黃瑤;黃民忠
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C04B35/64
• 分類號: C04B35/64;C04B35/584;C04B35/645;C04B35/622
• 代理公司: 深圳市精英專利事務所 44242
• 代理人: 李瑩

1.一種低介電常數碳化硅的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、按重量份計，將碳化硅90-100份，硼化合物0.3-7份，氮化硅0.1-6份，二氧化硅0.1-6份研磨至0.3-1.5微米，混合均勻，其中，硼和氮的原子比為0.9-5:1，得到混合粉體；

S2、將混合粉體裝入干壓模具中，4-6 MPa預壓0.5-3min，得到胚體；

S3、將胚體放置于碳化硅坩堝內，再將碳化硅坩堝放入氮化硼坩堝內，進行抽真空氣氛燒結，燒結完成即得到低介電常數碳化硅。

2.如權利要求1所述的低介電常數碳化硅的制備方法，其特征在于，步驟S3中，抽真空氣氛燒結操作為，當爐體內真空度達到100Pa時，向爐內通入氮氣至0.1MPa，重復抽真空-通氮氣操作，至爐內壓力在0.01Pa以下時開始加熱；在爐內溫度升至500-1700℃時，將爐內通滿氮氣，繼續升溫至1950-2200℃，最后冷卻。

3.如權利要求2所述的低介電常數碳化硅的制備方法，其特征在于，加熱時，當溫度從100-300℃升至600-900℃時，通入氮氣至爐內壓強為一個大氣壓，且保持流動氮氣氣氛，氮氣流量壓力控制在1.0-3.0Mpa；當溫度升至1650-1850℃時，保溫1-3h；溫度從1650-1850℃升至1950-2200℃時，通入氮氣且保持流動氮氣氣氛，隨后保溫12-24h，然后冷卻。

4.如權利要求1所述的低介電常數碳化硅的制備方法，其特征在于，步驟S3中，冷卻時，當溫度從1950-2200℃降至1650-1850℃，降溫速率為8-20℃/min；隨后隨爐冷卻到50-70℃以下，取出坩堝，獲得燒結好的低介電常數碳化硅。

5.如權利要求1所述的低介電常數碳化硅的制備方法，其特征在于，所述硼化合物為氮化硼、碳化硼中的至少一種。

6.一種低介電常數碳化硅作為陶瓷燒結助劑的應用，所述低介電常數碳化硅是由權利要求1-5任一項所述的低介電常數碳化硅的制備方法制備得到。

7.一種高性能氮化硅陶瓷基板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

T1、按重量份計，將氮化硅90-100份、低介電常數碳化硅0-10份，不包含0；或者，氮化硅90-100份、稀土氧化物0-10份、低介電常數碳化硅0-10份，不包含0；進行研磨，混合均勻，得到混合粉體；

T2、將混合粉體裝入石墨模具中，壓實；

T3、將石墨模具放置于爐腔內，爐體壓力由0MPa升高到0.3-0.8MPa，固定石墨模具，進行抽真空熱壓燒結，燒結完成即得到高性能氮化硅陶瓷基板；

其中，所述低介電常數碳化硅是由權利要求1-6任一項所述的低介電常數碳化硅的制備方法制備得到。

8.如權利要求7所述的高性能氮化硅陶瓷基板的制備方法，其特征在于，步驟T3中，抽真空熱壓燒結操作為，當爐體內真空度達到100Pa時，向爐內通入氮氣至0.1MPa，重復抽真空-通氮氣操作，至爐內壓力在0.01Pa以下時開始加熱；在爐內溫度升至1300-1600℃時，將爐內通滿氮氣，繼續升溫至1800-2000℃，最后冷卻降壓。

9.一種高性能氮化硅陶瓷基板，其特征在于，由權利要求7-8任一項所述的高性能氮化硅陶瓷基板的制備方法制備得到。