【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料制备领域，具体涉及一种适用于半导体致密结构高耐压绝缘涂层的制备方法。
技术介绍
1、绝缘涂层是一种具有优良电绝缘性的涂层，能够在被涂装物表面形成一层具有较高体积电阻率，能承受较强电场而不被击穿的陶瓷涂层。该涂层具有较高的机械强度和良好的化学稳定性，能耐老化，耐水，耐化学腐蚀，同时还具有耐机械冲击和热冲击性能。这些性能使得绝缘涂层广泛应用于电子、电力、通信、航空航天等领域，用于保护电路和设备免受高压、高温、高湿等恶劣环境的影响，从而提高电路和设备的安全性和可靠性。
2、陶瓷绝缘涂层可有效提高先进制程生产效率和运行安全性。陶瓷基绝缘涂层具有耐高压、高绝缘性的优点，广泛的应用于在半导体先进制程里的背板和关键绝缘部位，应用环境承受300-500℃温差，及高电压作用，是目前应用环境最高的一类陶瓷绝缘涂层。随着半导体先进制程的发展，对陶瓷绝缘涂层的性能提出了更高的需求。要求陶瓷绝缘涂层的长时服役耐压达到2500伏特，并具备能够承受300-500℃温差频变，因此需要较小的孔隙、较高的结合强度及抗高压击穿。
3、常规陶瓷基绝缘涂层的制备通常采用微米粉末为原料，与此同时，材料中fe2o3、sio2、al2o3、cao等杂质含量≥0.5％。在涂层制备的过程中，由于粉末的粒径较大且分布并不均匀，最终导致涂层内部存在大量连通孔隙缺陷，涂层的结合强度与服役寿命较低。并且涂层中fe2o3、sio2、al2o3、cao等杂质的存在造成涂层在2500伏特高压工况下长时间工作时，极易发生击穿、烧结问题，导致涂层开裂失效。
技术实现思路
1、(一)专利技术目的
2、本专利技术的目的是提供一种能提高绝缘涂层的结合强度与寿命，且在特高压工况下能长时间工作的适用于半导体致密结构高耐压绝缘涂层的制备方法。
3、(二)技术方案
4、为解决上述问题，本专利技术提供了一种适用于半导体致密结构高耐压绝缘涂层的制备方法，包括以下步骤：
5、步骤100：对半导体基体进行预处理；
6、步骤200：采用纳米级原料制备陶瓷粉末，获取第一原料；
7、步骤300：将所述第一原料进行造粒，并对造粒后的第一原料进行等离子烧结，得到第二原料；
8、步骤400：对所述第二原料进行粒度级配，获取第三原料；
9、步骤500：在所述经过预处理的半导体基体上，利用所述第三原料通过等离子喷涂工艺制备适用于半导体致密结构高耐压绝缘涂层。
10、本专利技术的另一方面，优选地，所述绝缘涂层的厚度为0.25mm～0.39mm。
11、本专利技术的另一方面，优选地，所述绝缘涂层的应力范围20～40mpa。
12、本专利技术的另一方面，优选地，所述绝缘涂层至少包括基底层、中间层和表面层；所述基底层覆盖于所述半导体基体表面，所述中间层设置于所述基底层和表面层中间；所述第三原料包括基底层原料、中间层原料和表面层原料；
13、所述步骤500中在所述经过预处理的半导体基体上，利用所述第三原料通过等离子喷涂工艺制备适用于半导体致密结构高耐压绝缘涂层包括：
14、通过等离子喷涂工艺的第一参数，利用基底层原料在所述半导体基体表面制备基底层；
15、经过预设的第一时间，通过等离子喷涂工艺的第二参数，利用中间层原料在所述基底层上制备中间层；
16、经过预设的第二时间，通过等离子喷涂工艺的第三参数，利用表面层原料在所述中间层上制备表面层。
17、本专利技术的另一方面，优选地，所述基底层厚度为0.12～0.2mm，所述中间层厚度为0.12～0.2mm，所述表面层厚度为0.01～0.1mm。
18、本专利技术的另一方面，优选地，所述基底层原料的纯度≥99.5％；所述中间层原料的纯度≥99.99％；所述表面层原料的纯度≥99.999％。
19、本专利技术的另一方面，优选地，所述涂层的孔隙率为1～5％；所述基底层孔隙率为3～5％，所述中间层孔隙率为1-3％，所述表面层孔隙率小于等于1％。
20、本专利技术的另一方面，优选地，所述等离子烧结的工艺参数包括功率：40～50kw；温度：10000～30000℃；烧结时间在0.5s以内。
21、本专利技术的另一方面，优选地，所述等离子喷涂工艺的第一参数包括：功率为45～50kw；送粉速率为40-50g/min，喷涂距离为100-120mm；
22、所述等离子喷涂工艺的第二参数包括：功率为40～45kw；送粉速率为15-30g/min，喷涂距离为100-110mm；
23、所述等离子喷涂工艺的第三参数包括：功率为40～42kw；送粉速率为5-10g/min，喷涂距离为90-100mm。
24、本专利技术的另一方面，优选地，所述等离子喷涂工艺的喷涂环境为大气、低压或惰气保护环境中的一种。
25、本专利技术的另一方面，优选地，所述基底层原料、中间层原料和表面层原料的成分分别包括氧化铝、氧化锆、氧化钇、氧化镝、氧化镱、氧化钆、氧化镧、氧化铈、氧化镁中的一种或多种。
26、(三)有益效果
27、本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
28、本专利技术采用纳米级原料，能有效的提升涂层高温服役稳定性。通过对原材料造粒、烧结、粒度级配提高绝缘涂层的结合强度与寿命，且在特高压工况下能长时间工作，并通过等离子喷涂工艺提高涂层的使用温度及韧性。通过高能等离子喷涂工艺可高效稳定制，能够保证粉末完全熔化以便形成致密的涂层，并且具有绝缘涂层孔隙尺寸均匀可控、结合强度高、工艺简单等特点。
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1.一种适用于半导体致密结构高耐压绝缘涂层的制备方法，其特征在于，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，所述绝缘涂层的厚度为0.25mm～0.39mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘涂层的应力范围20～40MPa。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘涂层至少包括基底层、中间层和表面层；所述基底层覆盖于所述半导体基体表面，所述中间层设置于所述基底层和表面层中间；所述第三原料包括基底层原料、中间层原料和表面层原料；
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述基底层厚度为0.12～0.2mm，所述中间层厚度为0.12～0.2mm，所述表面层厚度为0.01～0.1mm；所述基底层原料的纯度≥99.5％；所述中间层原料的纯度≥99.99％；所述表面层原料的纯度≥99.999％。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述涂层的孔隙率为1～5％；所述基底层孔隙率为3～5％，所述中间层孔隙率为1-3％，所述表面层孔隙率小于等于1％。
7.
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述等离子喷涂工艺的喷涂环境为大气、低压或惰气保护环境中的一种。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述基底层原料、中间层原料和表面层原料的成分分别包括氧化铝、氧化锆、氧化钇、氧化镝、氧化镱、氧化钆、氧化镧、氧化铈、氧化镁中的一种或多种。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于半导体致密结构高耐压绝缘涂层的制备方法，其特征在于，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，所述绝缘涂层的厚度为0.25mm～0.39mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘涂层的应力范围20～40mpa。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘涂层至少包括基底层、中间层和表面层；所述基底层覆盖于所述半导体基体表面，所述中间层设置于所述基底层和表面层中间；所述第三原料包括基底层原料、中间层原料和表面层原料；
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述基底层厚度为0.12～0.2mm，所述中间层厚度为0.12～0.2mm，所述表面层厚度为0.01～0.1mm；所述基底层原料的纯度≥99.5％；所述中间层原料的纯度≥99.99％；...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢晓亮，贾贤赏，侯玉柏，孙建刚，万伟伟，侯伟骜，夏春阳，邓霞，杨文超，
申请(专利权)人：北矿新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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