一种透明氧化铝陶瓷基板的制备方法与流程

本发明涉及氧化铝陶瓷基板，特别是涉及一种透明氧化铝陶瓷基板的制备方法。

背景技术：

1、目前，微电子工业技术发展迅速，电子器件、电子设备向着高度集成化、小型化发展，对基板的性能要求也越来越高。由于氧化铝基板具有优良的绝缘性能、较好的热导率、较低的热膨胀系数及较强的机械强度等显著特点，在电子工业封装领域被广泛应用。目前市场上的氧化铝基板大多是以96氧化铝基板为主，虽然被广泛应用于厚膜集成电路、led封装等领域，但对于高频器件用输入输出基板、光通信器件用基板、继电器用基板等需要采用高纯度的氧化铝基板，以实现低损耗。

2、现有的氧化铝陶瓷基板在成型时陶瓷料浆中比重高的物料容易沉积到模具底部，固化成型后得到的坯体靠近模具底部的部分密度大，靠近模具顶部的部分密度小，坯体整体的密度差大，造成最终制得的陶瓷基板的密度差大，密度不均一，导致氧化铝陶瓷基板的质量较差。

技术实现思路

1、为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明提供一种透明氧化铝陶瓷基板的制备方法，以解决上述背景技术中提出的氧化铝陶瓷基板的质量较差的问题。

2、本发明采用的技术解决方案是：一种透明氧化铝陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤；

3、步骤一、准备透明氧化铝陶瓷原料，将准备完成的原料倒入研磨装置内，启动研磨装置对原料进行多级研磨粉碎处理，得到原料粉末；

4、步骤二、将得到的原料粉末混合均匀，经50-60目筛过滤，并使用搅拌设备将这些粉末搅拌制成具有一定黏度的料浆，然后进行脱泡处理；

5、步骤三、将脱泡的料浆灌入到模具中，接着封堵注入料口，将模具的下侧翻转到上侧，翻转3-8次，在真空脱脂炉中进行真空排胶得到生坯；

6、步骤四、将得到的生坯进行煅烧和烧结处理，制得所需的透明氧化铝陶瓷基板。

7、优选地，所述透明氧化铝陶瓷原料具体如下：

8、氧化铝原料90-92份、烧结助剂3-10份、增塑剂3-5份、溶剂2-3份、消泡剂1-2份。

9、优选地，所述氧化铝原料包括氧化铝粉和氧化镁粉，所述氧化铝粉和氧化镁粉的质量比为（90-95）:1。

10、优选地，所述烧结助剂为二氧化硅、碳酸锂、氧化钇、氧化铯中的一种或多种混合，所述增塑剂为聚乙二醇、邻苯二甲酸酯、邻苯二甲酸甲苯基丁酯中的一种或多种混合。

11、优选地，所述溶剂由无水乙醇和异丙醇混合而成，所述无水乙醇和异丙醇的质量比3：7，所述消泡剂为磷酸三丁酯或有机硅油中的一种。

12、优选地，所述步骤二中的料浆灌入到模具中时保持浆料缓慢搅拌，搅拌速度70-80r/min。

13、优选地，所述步骤二中的模具翻转后保持2-3min，每次翻转间隔时间为5-10min。

14、优选地，所述步骤二中排胶过程中的升温速率为50-60℃/h,升温到200-300℃并保温0.5-1h，使浆料处于高温度环境进行干燥，确保溶剂缓慢挥发，经过初步干燥后，浆料硬度增加形成生坯。

15、优选地，所述烧结时将生坯放入石墨坩埚内，置于流动氮气的烧结炉中，稳定压强在20-40kpa内，以8-12℃/min的升温速率将温度升到1400℃，接着以6-8℃/min的升温速率将温度升到1600℃，保温2-3h后，以1-2℃/min的降温速率将温度降到1100℃，之后在流动性氮气下自热冷却至室温，获得成品基板。

16、优选地，还包括对透明氧化铝陶瓷基板进行抛光研磨处理，使其光洁度ra＜0.2mm。

17、本发明制备的透明氧化铝陶瓷基板的制备方法，通过对透明氧化铝陶瓷原料进行研磨和筛选，得到了粒径均匀的粉体料浆，在料浆灌入到模具中时保持浆料缓慢搅拌，将预制浆料经由干燥排胶得到中间胚体，然后进行上下翻转对胚体进行固化，使其具有一定的凝结度，避免了浆料在固化的过程中比重高的物料发生沉淀，使最终制得的陶瓷基板的密度差异小，密度更加均匀，提高氧化铝陶瓷基板的生产质量。

18、本发明的有益效果是：

19、本发明通过采用高纯纳米氧化铝作为原料，并且掺杂氧化镁作以抑制高温下陶瓷晶粒的快速长大，所获得的透明氧化铝陶瓷样品的晶粒尺寸较小，使其密度大，透光率更好，同时引入烧结助剂，可降低高纯氧化铝陶瓷的烧结温度，不仅降低能耗，而且烧结收缩性和可控性更好。

技术特征：

1.一种透明氧化铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；

2.根据权利要求1所述的一种透明氧化铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述透明氧化铝陶瓷原料具体如下：

3.根据权利要求2所述的一种透明氧化铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述氧化铝原料包括氧化铝粉和氧化镁粉，所述氧化铝粉和氧化镁粉的质量比为（90-95）:1。

4.根据权利要求3所述的一种透明氧化铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述烧结助剂为二氧化硅、碳酸锂、氧化钇、氧化铯中的一种或多种混合，所述增塑剂为聚乙二醇、邻苯二甲酸酯、邻苯二甲酸甲苯基丁酯中的一种或多种混合。

5.根据权利要求4所述的一种透明氧化铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述溶剂由无水乙醇和异丙醇混合而成，所述无水乙醇和异丙醇的质量比3：7，所述消泡剂为磷酸三丁酯或有机硅油中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种透明氧化铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的料浆灌入到模具中时保持浆料缓慢搅拌，搅拌速度70-80r/min。

7.根据权利要求6所述的一种透明氧化铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的模具翻转后保持2-3min，每次翻转间隔时间为5-10min。

8.根据权利要求7所述的一种透明氧化铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述步骤二中排胶过程中的升温速率为50-60℃/h,升温到200-300℃并保温0.5-1h，使浆料处于高温度环境进行干燥，确保溶剂缓慢挥发，经过初步干燥后，浆料硬度增加形成生坯。

9.根据权利要求1所述的一种透明氧化铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述烧结时将生坯放入石墨坩埚内，置于流动氮气的烧结炉中，稳定压强在20-40kpa内，以8-12℃/min的升温速率将温度升到1400℃，接着以6-8℃/min的升温速率将温度升到1600℃，保温2-3h后，以1-2℃/min的降温速率将温度降到1100℃，之后在流动性氮气下自热冷却至室温，获得成品基板。

10.根据权利要求9所述的一种透明氧化铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，还包括对透明氧化铝陶瓷基板进行抛光研磨处理，使其光洁度ra＜0.2mm。

技术总结本发明涉及氧化铝陶瓷基板技术领域，本发明公开了一种透明氧化铝陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤；步骤一、准备透明氧化铝陶瓷原料，将准备完成的原料倒入研磨装置内，启动研磨装置对原料进行多级研磨粉碎处理，得到原料粉末；步骤二、将得到的原料粉末混合均匀，经50‑60目筛过滤；本发明通过对透明氧化铝陶瓷原料进行研磨和筛选，得到了粒径均匀的粉体料浆，在料浆灌入到模具中时保持浆料缓慢搅拌，将预制浆料经由干燥排胶得到中间胚体，然后进行上下翻转对胚体进行固化，使其具有一定的凝结度，避免了浆料在固化的过程中比重高的物料发生沉淀，使最终制得的陶瓷基板的密度差异小，密度更加均匀，提高氧化铝陶瓷基板的生产质量。技术研发人员：冯家伟,施纯锡受保护的技术使用者：福建华清电子材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14