一种采用石墨炉烧结的氮化铝陶瓷基板的制备方法技术

本发明专利技术涉及陶瓷基板的制备领域，提供一种采用石墨炉烧结的氮化铝陶瓷基板的制备方法，解决现有技术的氮化铝基板热导率低、表面不平整及生产效率不高的缺陷，包括以下制备步骤：1)准备原材料：以氮化铝粉体为主原料，以Y2O3、CaF2为烧结助剂；2)球磨；3)脱泡；4)流延；5)冲片：送入冲片机进行冲片分切；6)等静压：将分切后的坯体送入等静压机进行等静压处理，所述等静压的压力为10－14MPa，温度为80－90℃；7)电动敷粉；8)调解挡板位置；9)排胶；10)石墨炉烧结；11)研磨、激光、清洗处理。清洗处理。清洗处理。

【技术实现步骤摘要】
一种采用石墨炉烧结的氮化铝陶瓷基板的制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷基板的制备领域，尤其涉及一种采用石墨炉烧结的氮化铝陶瓷基板的制备方法。

技术介绍

[0002]氮化铝陶瓷基板是电子信息行业中大规模集成电路封装、散热基板用关键材料，在国计民生的各行各业拥有广泛的应用领域，如国家鼓励实施的集成电路升级、LED照明、电子及微电子封装、功率封装，如晶闸管、整流管等；包括大功率器件、电力电子器件；汽车电子的IGBT及MOSFET功率模块封装等。作为新型功能材料，氮化铝广泛应用于军事和空间技术通讯、计算机、仪器仪表工业、电子设备、汽车、日用家电、办公自动化等各个领域。氮化铝陶瓷基板在烧结过程中，会受到生坯中含有的氧杂质影响，热导率不能稳定控制在170W/m
·
K以上，而且会产生不同程度的变形，表面不平整，通常平整度合格率低于90％。要得到表面平整的陶瓷基板，需要采用打磨或研磨的方式进行加工，这不仅需要去除0.2－0.3mm厚度的表面，而且容易造成基板破碎，降低成品率。
[0003]现有的陶瓷基板在制备过程中通常需要进行敷粉，即在坯体的表面敷一层隔离粉，使烧结使陶瓷基板不会黏在一起，但是传统的敷粉方式通常是采用人工上料，使生产效率不高。
[0004]在材料热压烧结技术中，两种固体材料烧结在一起或粉体材料烧结成块体时，需要对被烧结的材料进行压制，同时还需要对其进行加热烧制。为了保证热压烧制材料的性能，必须保证压力精准恒定、温度均匀。现有技术中，为了提高陶瓷基板表面的平整度，在烧结后通常需要再进行复平处理，工序较为复杂。
[0005]中国专利号201610507018.X公开了一种氮化铝陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：(1)配制流延浆料；(2)流延成型：步骤(1)配制的流延浆料经过真空脱泡后进入流延机，经流延得到流延坯体；(3)冲压：将流延坯体冲压成单片坯体；(4)溶剂涂覆：在单片坯体的正反两面均涂覆有机溶剂；(5)叠层：将步骤(4)中已涂覆有机溶剂的单片坯体叠在一起后进行真空封装；(6)等静压压制；(7)排胶；(8)烧结，得到氮化铝陶瓷基板。该专利技术没有采用敷粉而是用涂覆溶剂的方式提升产品的均匀性和致密性，溶剂的含量较高，对产品的热导率产生影响。

技术实现思路

[0006]因此，针对上述的问题，本专利技术一种采用石墨炉烧结的氮化铝陶瓷基板的制备方法，解决现有技术的氮化铝基板热导率低、表面不平整及生产效率不高的缺陷。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种采用石墨炉烧结的氮化铝陶瓷基板的制备方法，包括以下制备步骤：
[0008]1)准备原材料：以氮化铝粉体为主原料，以Y2O3、CaF2为烧结助剂；
[0009]2)球磨：将氮化铝粉体与烧结助剂混合，加入溶剂及分散剂后球磨23－24h，再加
入粘结剂及塑化剂后再次球磨分散处理20－24h；
[0010]3)脱泡：送入脱泡罐进行脱泡处理3－4h，得到浆料；
[0011]4)流延：将浆料送入流延机进行流延成型，得到流延生坯；
[0012]5)冲片：送入冲片机进行冲片分切；
[0013]6)等静压：将分切后的坯体送入等静压机进行等静压处理，所述等静压的压力为10－14MPa，温度为80－90℃；
[0014]7)电动敷粉：将片状坯体转移到一体排料机上进行电动敷粉，所述一体排料机包括框体1，复数个并排设置的连杆5、振动电机6，所述框体1的上方设有主进料管3，所述框体1的侧边设有分进料管4，所述框体1的侧面设有复数个进料口7，所述框体内沿纵向间隔设置有复数个上料承载体2，所述上料承载体2包括承载板21，所述承载板21上设有铺粉板22，所述承载板21与铺粉板22之间设有可带动铺粉板沿水平方向开合的挡板23，所述分进料管4的一端与主进料管3连接，另一端通过进料口7延伸至框体1内的各个上料承载体2上方，所述连杆5的一端与承载板21固定连接，另一端与振动电机6连接；
[0015]敷粉的具体步骤为：将片状坯体转移到各个承载板21上，粉料通过主进料管3输送至各个分进料管4，再通过各个分进料管4撒播到各个铺粉板22上，通过打开挡板23使粉料从铺粉板掉落在坯体上，通过外接电源启动振动电机6运转，带动连杆5工作，使承载板21实现振动从而使粉料均匀分布在坯体表面；
[0016]8)调解挡板位置：通过外接驱动装置使挡板下移至承载板21上，用于压合承载板21上的粉料
[0017]9)排胶：在600－620℃的温度下排胶1.8－2h；
[0018]10)石墨炉烧结：将框体1及设置在框体1内的承载体2一体转移到石墨炉内，对坯体进行烧结；
[0019]11)研磨、激光、清洗处理：将经过烧结后的氮化铝基板进行研磨、激光及清洗处理。
[0020]进一步的改进是：所述主进料管3设有两根，分别设置在框体1左右两侧的上方，所述框体1的左右两侧边均设有分进料管4。
[0021]进一步的改进是：所述烧结助剂的用量为氮化铝粉体重的3－5％。
[0022]进一步的改进是：所述Y2O3与CaF2的重量比为1：0.1－0.3。
[0023]进一步的改进是：所述铺粉板22由可开合连接的左铺粉板22a和右铺粉板22b组成，所述挡板由可开合连接的左挡板23a和右挡板23b组成，所述左铺粉板22a和左挡板23a之间设有左连接杆，所述右铺粉板22b和右挡板23b之间设有右连接杆，所述框体1的左右内侧壁均设有基座，所述基座上设有横向导轨，所述挡板23可滑动的设置在横向导轨上，所述左挡板23a和右挡板23b通过外接的驱动装置带动实现左铺粉板22a和右铺粉板22b的水平开合。
[0024]进一步的改进是：所述基座的一侧还设有纵向导轨，所述基座通过纵向导轨实现上下滑动从而带动挡板沿纵向滑动。
[0025]进一步的改进是：所述一体排料机连接有第二连杆12，所述第二连杆12连接有第二振动电机13，通过启动第二振动电机13带动第二连杆12运作使一体排料机实现左右振动，使粉料更均匀的分布在坯体上。
[0026]进一步的改进是：所述横向导轨的底面为平整面且与基座的底面水平面齐平。
[0027]进一步的改进是：步骤(10)的烧结温度为1600－1950℃。
[0028]进一步的改进是：步骤(10)烧结时先在石墨炉中填充还原性气体清除炉内的空气。
[0029]进一步的改进是：所述还原性气体为氢气和氮气的混合物。
[0030]进一步的改进是：所述氢气和氮气的流速比为1：2。
[0031]通过采用前述技术方案，本专利技术的有益效果为：
[0032]1、本专利技术采用电动敷粉的方式取代传统的手工上料敷粉，提高了生产效率。
[0033]2、本专利技术所采用的一体排料机，框体内沿纵向间隔设置复数个上料承载体，可以用于一次性盛放较多的坯体，工作效率高。
[0034]3、本专利技术通过挡板带动承载板的左右开合，使粉体间断地下至铺粉板的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用石墨炉烧结的氮化铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：1)准备原材料：以氮化铝粉体为主原料，以Y2O3、CaF2为烧结助剂；2)球磨：将氮化铝粉体与烧结助剂混合，加入溶剂及分散剂后球磨23－24h，再加入粘结剂及塑化剂后再次球磨分散处理20－24h；3)脱泡：送入脱泡罐进行脱泡处理3－4h，得到浆料；4)流延：将浆料送入流延机进行流延成型，得到流延生坯；5)冲片：送入冲片机进行冲片分切；6)等静压：将分切后的坯体送入等静压机进行等静压处理，所述等静压的压力为10－14MPa，温度为80－90℃；7)电动敷粉：将片状坯体转移到一体排料机上进行电动敷粉，所述一体排料机包括框体(1)，复数个并排设置的连杆(5)、振动电机(6)，所述框体(1)的上方设有主进料管(3)，所述框体(1)的侧边设有分进料管(4)，所述框体1的侧面设有复数个进料口(7)，所述框体内沿纵向间隔设置有复数个上料承载体(2)，所述上料承载体(2)包括承载板(21)，所述承载板(21)上设有铺粉板(22)，所述承载板(21)与铺粉板(22)之间设有可带动铺粉板沿水平方向开合的挡板(23)，所述分进料管(4)的一端与主进料管(3)连接，另一端通过进料口(7)延伸至框体(1)内的各个上料承载体(2)上方，所述连杆(5)的一端与承载板(21)固定连接，另一端与振动电机(6)连接；敷粉的具体步骤为：将片状坯体转移到各个承载板(21)上，粉料通过主进料管(3)输送至各个分进料管(4)，再通过各个分进料管(4)撒播到各个铺粉板(22)上，通过打开挡板(23)使粉料从铺粉板掉落在坯体上，通过外接电源启动振动电机(6)运转，带动连杆(5)工作，使承载板(21)实现振动从而使粉料均匀分布在坯体表面；8)调解挡板位置：通过外接驱动装置使挡板下移至承载板(21)上，用于压合承载板(21)上的粉料；9)排胶：在600－620℃的温度下排胶1.8－2h；10)石墨炉烧结：将框体(1)及设置在框体(1)内的承载体(2)一体转移到石墨炉内，对坯体进行烧结；11)研磨、激光、清洗处理：将经过烧结后的氮化铝基板进行研磨、激光及清洗处理。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大胜，施纯锡，冯家伟，
申请(专利权)人：福建华清电子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：