ICS 81.060.30 CCS Q32 团体 标准 T/SCS 0000 24—2023 高导热氮化硅陶瓷基片 High thermal conductivity silicon nitride substrate 2023 - 01 - 17发布 2023 - 02 - 28实施 上海市硅酸盐学会 发布 全国团体标准信息平台 T/SCS 000024 —2023 I 前言 本文件按照 GB/T 1.1 —2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由上海市硅酸盐学会提出并归口。 本文件起草单位： 浙江多面体新材料有限公司，中国科学院上海硅酸盐研究所，浙江德汇电子材料 有限公司，江苏宏微科技股份有限公司， 基本半导体（无 锡）有限公司 本文件主要起草人： 张景贤，段于森， 李博闻， 吴炜炜，李晓罕，王屹强，汤文昱，刘宁，李哲， 王铃沣，周泊岸，徐荣军，孙炎权，王晓宝 本文件为首次制定。 全国团体标准信息平台 T/SCS 000024 —2023 1 高导热氮化硅陶瓷基片 1 范围 本文件规定了高导热氮化硅陶瓷基片的产品标记、技术要求、检验方法、检验规则、包装、运输与 贮存。 本文件适用于大功率电力电子器件功率控制模块 用高导热氮化硅陶瓷基片 ，热导率不低于 80.0 W/(m· K)。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中， 注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB 191 包装储运图示标志 GB/T 1408.1 绝缘材料电气强度试验方法第 1部分 :工频下试验 GB/T 2413 压电陶瓷材料体积密度测量方法 GB/T 5594.4 电子元器件结构陶瓷材料测试性能方法 介质损耗正切值的测试方法 GB/T 5594.5 电子元器件结构陶瓷材料测试性能方法 体积电阻率测试方法 GB/T 6062 产品几何技术规范（ GPS） 表面结构 轮廓法 接触 (触针 )式仪器的标称特性 GB/T 6569 -2006 精细陶瓷弯曲强度试验方法 GB/T 10700 精细陶瓷弹性模量试验方法弯曲法 GB/T 14619 厚膜集成电路用氧化铝陶瓷基片 GB/T 16535 精细陶瓷线热膨胀系数试验方法 顶杆法 GB/T 23806 精细陶瓷断裂韧性试验方法单边预裂纹梁 (SEPB)法 GB/T 39862 高热导率陶瓷导热系数的检测 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 翘曲度Warpage or warp 用于表述平面在空间中的弯曲程度，在数值上被定义为翘曲平面在高度方向上距离最远的两点间 的距离。绝对平面的翘曲度为 0。 高导热氮化硅陶瓷基片 High thermal conductivity Si3N4 substrate 氮化硅陶瓷基片， 可在其表面印制导体图形、膜元件或粘贴电子元器件的一种片状氮化硅陶瓷支撑 物，简称基片。 高导热氮化硅陶瓷基片，是指热导率大于 80W/m ·K，强度大于 600MPa，具有抗热冲击 和高可靠性优势的一类材料。通常应用在大功率电力电子器件中，如 IGBT。 4 型号命名 产品型号由 四部分组成，如下所示： - - 最低热导率 强度 基片材质代号 全国团体标准信息平台 T/SCS 000024 —2023 2 示例：基片材质为SN，强度为700MPa，最低热导率为 80W/m ·K，命名为 SN-700-80。其中，SN为氮化硅的缩写。 5 技术要求 外观 应符合 GB/T 14619 中的规定 。 几何尺寸 除非另有规定，基片的标准尺寸及偏差应符合表 1的规定。 表1 基片尺寸与偏差 项目 尺寸 偏差 几何尺寸 长度： 114 ～ 300 mm 宽度： 114 ～ 200 mm ≤ ± 1 % 厚度： 0.20 ～ 0.32 mm ± 0.05 mm 翘曲度 ≤ 0.3 %（采用 190138mm尺寸基片 测试） 表面粗糙度 Ra ≤ 0.6 μm 理化性能 基片的各项性能应符合表 2的规定。 表2 基片理化性能 序号 项目 单位 指标 1 体积密度 gꞏcm-3 ≥ 3.18 2 导热系数（ 25℃时） W/mꞏK ≥ 80 3 介电常数（ 1MHz） - 8 - 10 4 介质损耗正切值（ 1MHz，25℃） 10-3 ≤ 2 5 击穿强度 kV/mm ≥ 15 6 体积电阻率， Ωcm ≥ 10 14 7 抗折强度（三点弯曲） MPa ≥ 700 8 断裂韧性 MPam 1/2 ≥ 6.5 9 热膨胀系数 （40 - 400 ℃） 10-6/K ≤ 2.6 10 杨氏模量 GPa 300-310 6 检验方法 测试条件 a) 测试所用的仪器仪表、测试装置等，应定期计量、校验合格，并在有效期内， 其测量范围和 精 度应满足表2所示被测参数及指标的需要 ； b) 凡自制的仪器仪表和测试装置应经鉴定合格后方可使用。 外观 按 GB/T14619 中规定的方法进行。 直接采用标准基片进行测试。 基片采用流延成型和气压烧结制 备。 几何尺寸 按 GB/T14619 中规定的方法进行。 直接采用标准基片进行测试。 翘曲度 按 GB/T 14619 中规定进行检测。 直接采用标准基片进行测试。 全国团体标准信息平台 T/SCS 000024 —2023 3 表面粗糙度 Ra 按 GB/T 6062 的规定进行检测。 直接采用标准基片进行测试。 体积密度 按 GB/T 2413的规定进行检测。 直接采用标准基片进行测试 。 导热系数 按 GB/T 39862 的规定进行检测。 从基片产品切割样品进行测试。 其中比热容测试参考 ASTM E1269 标准，采用差式扫描量热法测定。 介电常数 按 GB/T 5594.4 的规定进行检测。 直接采用标准基片进行测试。 介质损耗正切值 按 GB/T 5594.4 的规定进行检测。 直接采用标准基片进行测试。 击穿强度 将基片切割成 100 mm  100 mm  （0.25 ~ 0.32）mm尺寸样片 ，按 GB/T 1408.1 -2016的规定进行 检测。 体积电阻率 按 GB/T 5594.5 的规定，直接采用标准基片进行检测 。 抗折强度 将基片切割成 40 mm  24 mm  （0.25 ~ 0.32）mm尺寸样片 ，按 GB/T 6569 -2006中 3.5 的规定进 行检测。 断裂韧性 随炉制备尺寸 3 mm  4 mm  36 mm试条，按 GB/T 23806 的规定采用单边切口梁法测试 进行检测 。 热膨胀系数 随炉制备 Φ（3 ~ 5）mm  20 mm的圆柱，按 GB/T 16535 的规定进行检测 。 杨氏模量 随炉制备尺寸 1.8 mm  4 mm  36 mm的试条，按GB/T 10700的规定进行检测。 7 检验规则 检验分类和项目 分为出厂检验和型式检验两类，检验项目应符合表 3的规定。 表3 检验项目 检验项目 要求 检测方法 检验对象 数量 型式检验 出厂检验 外观 5.1 6.2 产品 全检 √ √ 几何尺寸 5.2 6.3 产品 全检 √ √ 翘曲度 6.4 产品 10 √ √ 表面粗糙度 6.5 产品 10 √ √ 体积密度 5.3 6.6 产品 10 √ √ 导热系数 6.7 产品 5 √ √ 介电常数 6.8 产品 5 √ - 介质损耗正切值 6.9 产品 5 √ - 全国团体标准信息平台 T/SCS 000024 —2023 4 检验项目 要求 检测方法 检验对象 数量 型式检验 出厂检验 击穿强度 6.10 产品 5 √ - 体积电阻率 6.11 产品 2 √ - 抗折强度 6.12 产品 10 √ √ 断裂韧性 6.13 试样 5 √ √ 热膨胀系数 6.14 试样 2 √ - 杨氏模量 6.15 试样 2 √ - 注1：“试样 ”为采用相同原料和工艺制备的符合检测要求的随炉烧结样品。 注2：“√”为需检项目； “－”为非检项目。 型式检验 7.2.1 检验时机 凡有下列情况之一时，应进行型式检验： —— 产品鉴定定型时； —— 正式生产后，如原料、工艺、设备有较大改变，可能影响产品性能时