一种硅片流延浆料及硅片成型方法技术

本发明专利技术公开了一种硅片流延浆料及硅片成型方法，涉及半导体材料制备领域，旨在解决目前的浆料制备不环保的问题，包括溶剂：质量份数为30

【技术实现步骤摘要】
一种硅片流延浆料及硅片成型方法


[0001]本专利技术涉及半导体材料制备领域，更具体地说，它涉及一种硅片流延浆料及硅片成型方法。

技术介绍

[0002]流延成型是一种制备大面积、薄平陶瓷材料的重要成型方法，又称带式浇注、刮刀法，通常是指有粘性的浆料在恒定的压力下，通过浆料刮刀与涂有有机硅的以一定速度运行的膜带之间的缝隙而流延在膜带上，再经烘干、切边，然后把流延膜与膜带进行分离（或不分离），得到流延膜的过程。
[0003]陶瓷基板常用的种类有氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅等。目前氮化硅生坯流延成型主要有硅片流延成型、氮化硅粉流延成型。硅片流延成型相对于氮化硅粉流延成型，氮化硅粉的制备耗能大、硅粉价格便宜，高纯硅粉易得，硅粉的氧含量远低于氮化硅粉，更有利于制备高导热氮化硅瓷片。本领域中，最常用的陶瓷浆料流延成型溶剂为水和有机溶剂，其中以水作为溶剂优点是使用安全、环保、成本低，但水的表面张力大，难以有效润湿陶瓷粉体，挥发慢，干燥时间长，水基体系浆料除气困难，气泡会严重影响坯体质量，水基体系可供选择的粘结剂和增塑剂种类少，使用受限。基于此，在实际的工业化量产中，因有机溶剂体系稳定、挥发速度快，制备高性能陶瓷流延坯体时多采用有机溶剂，但有机溶剂存在较为严重的环保问题，以常用的丁酮、甲苯、二甲苯为例，均对环境和使用人员的健康有较大威胁。
[0004]因此，开发一种能保证陶瓷坯体质量，又能减少对环境的危害的环保型的陶瓷流延浆料及对应的硅片浆料流延体系，对制作高导热氮化硅陶瓷意义重大。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种硅片流延浆料，其通过环保的五元溶剂，不仅能够制备高质量的坯体，而且无毒且环保。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种硅片流延浆料，其特征在于，由以下成分组成：溶剂：质量份数为30
‑
60份；硅片粉体：质量份数为30
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55份；分散剂：质量份数为0.5
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2份；粘结剂：质量份数为3
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10份；塑化剂：质量份数为3
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10份；烧结助剂：由氧化钇、氧化镁、氧化锆、氧化钛混合而成，其中质量份数分别为氧化钇2
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5份、氧化镁1
‑
3份、氧化锆1
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3份、氧化钛0.1
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0.25份；其中，每份溶剂由质量百分数40%
‑
48%异丙醇、2%
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5%乳酸乙酯、0.5%
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1%二氧基二甲醚醋酸酯、10%
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20%乙酸乙酯，余量为乙酸丁酯组成。
[0007]通过采用上述技术方案，本专利技术进一步设置为：所述乳酸乙酯的量为二氧基二甲醚醋酸酯质量的4
‑
5倍。
[0008]通过采用上述技术方案，本专利技术进一步设置为：所述分散剂为磷酸三乙酯、三油酸甘油酯、蓖麻油中的一种或几种组成。
[0009]通过采用上述技术方案，本专利技术进一步设置为：所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛。
[0010]通过采用上述技术方案，本专利技术进一步设置为：所述塑化剂为邻苯二甲酸二丁酯、聚乙二醇以质量比1：1的比例混合而成。
[0011]通过采用上述技术方案，本专利技术进一步设置为：所述硅片粉体按质量百分数配比为87%
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96%硅粉，3%
‑
10%α氮化硅粉，1%
‑
3%β氮化硅粉。
[0012]通过采用上述技术方案，本专利技术进一步设置为：所述硅片粉体为纯度大于99.9%单晶硅粉，Fe、Al、Ca杂质含量均小于200ppm，硅粉的粒径D50=2
‑
10um。
[0013]通过采用上述技术方案，本专利技术同时提供一种硅片的成型方法，其通过溶剂体系和硅粉配方有效配合，流延出性能优异的硅片。
[0014]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的，一种硅片流延浆料成型硅片的方法，包括以下步骤：S1）分散剂预溶：将质量份数为0.5
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2份的分散剂溶解在30
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60份质量份数的溶剂中，置于球磨机中，球磨时间2
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4h，球磨温度为15
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35℃；S2）一次球磨：在步骤S1所得的溶液中加入质量份数为30
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55份的硅粉及烧结助剂，球磨12
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24h，球磨温度为15
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35℃；S3）二次球磨：在步骤S2所得的溶液中加入质量份数3
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10份的粘结剂以及塑化剂，塑化剂与黏结剂质量比为0.5
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1；S4）真空脱泡：将球磨好的浆体过80
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320目筛网泵入脱泡机中，真空度为
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0.09MPa以上，真空搅拌脱泡时间为0.5
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2h，脱泡后陈腐，时间为2
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12h，陈腐后取样测试粘度；粘度控制在10000
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50000CPS；S5）流延成型、干燥、剥离基带、制坯体：将真空脱泡及陈腐后浆料泵送至流延机机头，经刮刀成型后，通过热风+底板加热复合干燥后，剥离PET基带，得到坯体。
[0015]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：1）开创性的使用低毒低害的五元沸点阶梯性干燥溶剂体系，兼具干燥速度快、梯度干燥不易开裂，不易起皮，生坯质量好等优点；2）采用乳酸乙酯、二氧基二甲醚醋酸酯以合理比例混合取代起皮抑制剂环己酮，环保有效；3）本专利技术溶剂体系和硅粉配方有效配合可以流延出性能优异的硅片。
具体实施方式
[0016]下面结合实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0017]本专利技术所述的第一个方面，提供一种硅片流延浆料，其中溶剂由醇类和酯类混合溶液组成，质量份数为30
‑
60份，硅片粉体质量份数为30
‑
55份，分散剂为磷酸三乙酯、三油酸甘油酯、蓖麻油中的一种或几种组成，质量份数为0.5
‑
2份，粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛（PVB），质量份数为3
‑
10份，塑化剂为邻苯二甲酸二丁酯、聚乙二醇以质量比1：1的比例混合而成，质量份数为3
‑
10份。其中每份溶剂由质量百分比40%
‑
48%异丙醇、2%
‑
5%乳酸乙酯、0.5%
‑
1%二氧基二甲醚醋酸酯，并且更进一步的乳酸乙酯的量应为二氧基二甲醚醋酸酯质量的4
‑
5倍，10%
‑
20%乙酸乙酯，余量为乙酸丁酯组成；每份硅片粉体按质量百分比配比为87%
‑
96%硅粉，3%
‑
10%α氮化硅粉，1%
‑
3%β氮化硅粉，所述硅粉为纯度大于99.9%单晶硅粉，Fe、Al、Ca杂质含量均小于200ppm，硅粉，氮化硅粉的粒径D50=2
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅片流延浆料，其特征在于，由以下成分组成：溶剂：质量份数为30
‑
60份；硅片粉体：质量份数为30
‑
55份；分散剂：质量份数为0.5
‑
2份；粘结剂：质量份数为3
‑
10份；塑化剂：质量份数为3
‑
10份；烧结助剂：由氧化钇、氧化镁、氧化锆、氧化钛混合而成，其中质量份数分别为氧化钇2
‑
5份、氧化镁1
‑
3份、氧化锆1
‑
3份、氧化钛0.1
‑
0.25份；其中，每份溶剂由质量百分数40%
‑
48%异丙醇、2%
‑
5%乳酸乙酯、0.5%
‑
1%二氧基二甲醚醋酸酯、10%
‑
20%乙酸乙酯，余量为乙酸丁酯组成。2.根据权利要求1所述的一种硅片流延浆料，其特征在于：所述乳酸乙酯的量为二氧基二甲醚醋酸酯质量的4
‑
5倍。3.根据权利要求1所述的一种硅片流延浆料，其特征在于：所述分散剂为磷酸三乙酯、三油酸甘油酯、蓖麻油中的一种或几种组成。4.根据权利要求1所述的一种硅片流延浆料，其特征在于：所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛。5.根据权利要求1所述的一种硅片流延浆料，其特征在于：所述塑化剂为邻苯二甲酸二丁酯、聚乙二醇以质量比1：1的比例混合而成。6.根据权利要求1所述的一种硅片流延浆料，其特征在于：所述硅片粉体按质量百分数配比为87%
‑
96%硅粉，3%
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10%α氮化硅粉，1%

【专利技术属性】
技术研发人员：葛荘，贺贤汉，王斌，崔梦德，何竟宇，丁颖颖，
申请(专利权)人：江苏富乐华功率半导体研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：