一种基于排胶过程中调控气氛减少氮化硅基板黑点缺陷的方法与流程

本发明涉及先进陶瓷基板制造，尤其涉及一种基于排胶过程中调控气氛减少氮化硅基板黑点缺陷的方法。

背景技术：

1、氮化硅陶瓷基板具有优异的热导率、电气绝缘性和机械强度，是高可靠性功率器件封装（如igbt模块）的重要承载基板，已成为高温高压应用的首选材料之一。

2、氮化硅基板的可靠性不仅取决于材料本体的力学性能和热性能，还与基板的整体缺陷、表面色斑/黑点、内部异物等外观一致性密切相关。在实际生产中，氮化硅陶瓷基板在成型阶段需要使用有机粘结剂、分散剂及各种辅助材料。在后续排胶（脱脂）热处理过程中，上述有机组分发生热分解，其中残余碳组分、有机分解产物及不完全反应产物易在基板表面或近表层形成炭化、局部着色或暗色区域，即所谓的"黑点"缺陷。这些缺陷在后续金属化、封装及可靠性测试中会成为局部电场和热场集中点，从而显著降低 igbt 模块的长期热循环、湿热老化及高电压击穿可靠性。

3、现有排胶工艺主要依赖温度控制和气氛不稳定排放，常用的气氛为惰性气氛或弱还原气氛。然而，该类工艺无法有效去除深层残留物，也缺乏对残余碳质物的主动清除能力，导致黑点缺陷高发，进而使得产品良率和可靠性难以满足高端功率电子器件的应用需求。

技术实现思路

1、针对现有氮化硅基板排胶工艺中有机组分分解不彻底、残留碳质物导致黑点缺陷的技术问题，本发明提供一种基于排胶过程中调控气氛减少氮化硅基板黑点缺陷的方法，通过气氛调控实现有机基团分解路径的优化和残余碳质物的清除。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种基于排胶过程中调控气氛减少氮化硅基板黑点缺陷的方法，包括以下步骤：将氮化硅基板素坯件置于排胶炉中；在排胶过程中向所述排胶炉内通入包含水蒸气、氨气中的1种或2种气体的气氛，所述水蒸气用于促进有机基团裂解产物的氧化挥发，所述氨气用于对残余碳化区域进行氮化改性；排胶完成后，进行烧结处理，得到氮化硅陶瓷基板。

4、优选地，所述气氛中水蒸气的体积含量为0.1%~5%，氨气的体积含量为0.1%~3%。

5、优选地，排胶过程的温度范围为50℃~800℃，通入水蒸气、氨气的温度区间为200℃~650℃。

6、优选地，所述包含水蒸气、氨气的气氛的通入速率为0.1 l/min~10 l/min。

7、优选地，在排胶过程中，按照预设的温度曲线和时间曲线分段调节水蒸气、氨气的比例及通入速率。

8、优选地，在排胶过程中依次或分段或同时通入水蒸气、氨气。

9、优选地，所述排胶炉中还通入有基础惰性气氛或弱还原气氛。

10、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

11、（1）通过水蒸气的参与，可促进残余有机组分分解产物与生成物的进一步氧化反应，使残留炭化物更易挥发或转化为气态产物排出，从而减少局部炭黑性黑点的生成；

12、（2）氨气的加入可与局部碳化区域或表面微量非理想相发生化学互动，改变局部缺陷化学状态，实现残余碳化区域的氮化改性，进一步抑制暗色残留和缺陷形成；

13、（3）通过调控水蒸气氨气比例、通入速率及温度曲线等气氛参数，可灵活优化排胶过程，适应不同产品规格基板的缺陷控制需求；

14、（4）基板表面黑点缺陷减少后，外观一致性得到提升，同时可降低局部电热梯度集中，有利于提高igbt功率模块的电气和热可靠性。

1.一种基于排胶过程中调控气氛减少氮化硅基板黑点缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气氛中水蒸气的体积含量为0.1%~5%。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气氛中氨气的体积含量为0.1%~3%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，排胶过程的温度范围为50℃~800℃，通入水蒸气、氨气的温度区间为200℃~650℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包含水蒸气、氨气的气氛的通入速率为0.1 l/min~10 l/min。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在排胶过程中，按照预设的温度曲线和时间曲线分段调节水蒸气、氨气的比例及通入速率。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在排胶过程中依次或分段或同时通入水蒸气、氨气。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排胶炉中还通入有基础惰性气氛或弱还原气氛。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氮化硅陶瓷基板用于igbt功率模块封装基板。

10.一种氮化硅陶瓷基板，其特征在于，由权利要求1至9中任一项所述的方法制备而成。