CN103121848B - 一种氮化铝陶瓷基板烧结工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氮化铝陶瓷基板烧结工艺，所述工艺包括如下步骤：1）将氮化铝坯卷冲剪成一定尺寸的生坯；2）在氮化铝生坯表面敷上一层隔粘粉；3）将氮化铝生坯按次序正反面交错叠放在一起，优选5~25片叠放；4）在叠放好的氮化铝生坯上面放置重物，放入真空干燥箱内进行压平陈化处理，处理24~96小时；5）将压平陈化处理后的坯放在承烧板并放入间歇炉内进行排胶，排胶时间为80~200小时，最高排胶温度为450~700℃；6）将排胶后的产品放入烧结炉内烧结，烧结温度为1700~1900℃；7）用除尘设备除去烧结后的氮化铝基板表面的隔粘粉。本工艺能够实现氮化铝基板一次平整烧结，烧成后产品翘曲≤0.05mm/25.4mm，能够保证产品的平整度，从而节约成本和提高成品率。

Description

一种氮化铝陶瓷基板烧结工艺

技术领域

本发明涉及一种氮化铝陶瓷基板烧结工艺，尤其涉及一种大面积薄厚度的氮化铝陶瓷基板烧结工艺。

背景技术

氮化铝陶瓷基板，尤其是面积大而厚度薄的氮化铝基板烧结后易发生翘曲和边缘弯曲等现象，能导致金属化层或加热元件的层厚和/或形状不均匀等问题，影响了其直接使用。一般工艺需要通过修正或研磨来确保基板的平整度以满足使用要求。

采用修正工艺来保证基板的平整度，也就是进行二次烧结，虽然第二次烧结温度较低，但二次烧结会致使氮化铝基板晶粒生长，导致晶粒长大，降低了产品的弯曲强度。其次，二次烧结会致使设备利用率下降，人力、能源成本上升，使本来成本就较高的氮化铝陶瓷基板成本变得更高，不利于产品的规模化生产和市场推广。

现在大多数工厂采用研磨工艺来保证基板的平整度，这需要使烧结品预留出一定的研磨余量，因此增加了产品的生产和材料成本。而且目前的研磨技术并不完善，尤其是当氮化铝基板尺寸较大或基板厚度较薄时，很容易在研磨过程中产生开裂、暗裂和缺损等质量缺陷，这些缺陷的比例高达20～25%。

发明内容

针对上述工艺的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种氮化铝陶瓷基板烧结工艺，该工艺能够实现氮化铝陶瓷基板，尤其是具有大面积和薄厚度的氮化铝陶瓷基板的一次烧平，不需要进行研磨，也不需要进行二次烧结，从而降低生产成本。

本发明一种氮化铝陶瓷基板烧结工艺采用的技术方案，包括如下步骤：

1）将氮化铝坯卷冲剪成一定尺寸的生坯；

2）在氮化铝生坯表面敷上一层隔粘粉；

3）将氮化铝生坯按次序正反面交错叠放在一起；

4）在叠放好的氮化铝生坯上面放置重物，放入真空干燥箱内进行压平陈化处理；

5）将压平陈化处理后的氮化铝生坯放在承烧板并放入间歇炉内进行排胶；

6）将排胶后的产品放入烧结炉内烧结；

7）用除尘设备除去烧结后的氮化铝基板表面的隔粘粉。

作为本发明一种氮化铝陶瓷基板烧结工艺技术方案的改进，步骤3）中，所述的氮化铝生坯片数为5~25片。

作为本发明一种氮化铝陶瓷基板烧结工艺技术方案的改进，步骤4）中，所述的压平陈化处理时间为24~96小时。

作为本发明一种氮化铝陶瓷基板烧结工艺技术方案的改进，步骤5）中，所述的排胶时间为80~200小时，最高排胶温度为450℃~700℃。

作为本发明一种氮化铝陶瓷基板烧结工艺技术方案的改进，步骤（5）中，控制所述的排胶过后的坯体残炭量为3.5%~7%。

作为本发明一种氮化铝陶瓷基板烧结工艺技术方案的改进，步骤6）中，所述的烧结温度为1700℃~1900℃。

本发明具有如下有益效果：该工艺通过将正反面氮化铝生坯交错叠放，生坯表面喷敷一层隔粘粉，采用生坯热处理技术和预排胶工艺，控制烧结制品中碳含量，能够实现对大面积和薄厚度的氮化铝陶瓷基板的一次烧平，不需要对烧结成型后的基板进行研磨，也不需要进行二次烧结，烧结后氮化铝基板的翘曲≤0.05mm/25.4mm，产品不仅能够满足客户对基板翘曲度的使用要求，还能大大降低氮化铝的成本，节省设备和人力成本，有助于氮化铝陶瓷基板在更多的领域推广应用，如具有大面积而小翘曲的氮化铝烧结体适于用作电子零件的基板。

具体实施方式

本发明一种氮化铝陶瓷基板烧结工艺的具体实施方式，包括以下步骤：

1）将氮化铝坯卷冲剪成一定尺寸的生坯，其中氮化铝坯卷即可以是流延成型制成的，也可以是干压法制成；2）在氮化铝生坯表面敷上一层隔粘粉，敷上隔粘粉可用于在后续的烧结过程中保证产品不相互粘连；3）将5~25片氮化铝生坯按次序正反面交错叠放在一起；4）在叠放好的氮化铝生坯上面放置重物，放入真空干燥箱内进行压平陈化处理，压平陈化处理时间为24~96小时；5）将压平陈化处理后的氮化铝生坯放在承烧板并放入间歇炉内进行排胶，设置排胶时间为80~200小时，最高排胶温度为450℃~700℃，采用上述范围的排胶时间和排胶温度，可以很好地将排胶过后的坯体残炭量控制为3.5%~7%；6）将排胶后的产品放入烧结炉内烧结，烧结温度为1700℃~1900℃；7）用除尘设备除去烧结后的氮化铝基板表面的隔粘粉。

下面利用实施例对本发明的上述具体实施方式进行更详细地说明。

实施例1

将流延成型的氮化铝坯卷用5.5＂×5.5＂的模具冲压成型。

在氮化铝生坯表面敷上一层隔粘粉，并按15片每叠的要求正反面交错叠好，放在一块平整的板上，将金属重块均匀地放置在氮化铝生坯上，放入真空干燥箱中压平陈化处理55小时。

将金属重块取下，把生坯转移到承烧板上，整齐地放入间歇炉内进行排胶，排胶总时间为96小时，最高温度为520℃。

将排胶后的产品转移到真空烧结炉内烧结，烧结温度为1850℃。

将烧结后的产品用除粉机除去隔粘粉。

加工完的产品中随机抽取10片产品的翘曲测量值如下：

实施例2

将流延成型的氮化铝坯卷用7.5＂×5.5＂的模具冲压成型。

在氮化铝生坯表面敷上一层隔粘粉，并按20片每叠的要求正反面交错叠好，放在一块平整的板上，将金属重块均匀地放置在氮化铝生坯上，放入真空干燥箱中压平陈化处理80小时。

将金属重块取下，把生坯转移到承烧板上，整齐地放入间歇炉内进行排胶，排胶总时间为165小时，最高温度为650℃。

将排胶后的产品转移到真空烧结炉内烧结，烧结温度为1820℃。

将烧结后的产品用除粉机除去隔粘粉。

加工完的产品中随机抽取10片产品的翘曲测量值如下：

实施例3

将干压成型的氮化铝生坯用5.5＂×5.5＂的模具冲压成型。

在氮化铝生坯表面敷上一层隔粘粉，并按18片每叠的要求正反面交错叠好，放在一块平整的板上，将金属重块均匀地放置在氮化铝生坯上，放入真空干燥箱中压平陈化处理80小时。

将金属重块取下，把生坯转移到承烧板上，整齐地放入间歇炉进行排胶，排胶总时间为125小时，最高温度为550℃。

将排胶后的产品转移到真空烧结炉内烧结，烧结温度为1750℃。

将烧结后的产品用除粉机除去隔粘粉。

加工完的产品中随机抽取10片产品的翘曲测量值如下：

实施例4

将流延成型的氮化铝坯卷用7.5＂×5.5＂的模具冲压成型。

在氮化铝生坯表面敷上一层隔粘粉，并按5片每叠的要求正反面交错叠好，放在一块平整的板上，将金属重块均匀地放置在氮化铝生坯上，放入真空干燥箱中压平陈化处理24小时。

将金属重块取下，把生坯转移到承烧板上，整齐地放入间歇炉内进行排胶，排胶总时间为82小时，最高温度为460℃。

将排胶后的产品转移到真空烧结炉内烧结，烧结温度为1720℃。

将烧结后的产品用除粉机除去隔粘粉。

加工完的产品中随机抽取10片产品的翘曲测量值如下：

实施例5

将流延成型的氮化铝坯卷用5.5＂×5.5＂的模具冲压成型。

在氮化铝生坯表面敷上一层隔粘粉，并按25片每叠的要求正反面交错叠好，放在一块平整的板上，将金属重块均匀地放置在氮化铝生坯上，放入真空干燥箱中压平陈化处理96小时。

将金属重块取下，把生坯转移到承烧板上，整齐地放入间歇炉内进行排胶，排胶总时间为195小时，最高温度为700℃。

将排胶后的产品转移到真空烧结炉内烧结，烧结温度为1890℃。

将烧结后的产品用除粉机除去隔粘粉。

加工完的产品中随机抽取10片产品的翘曲测量值如下：

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，对于本领域的一般技术人员，依据本发明内容的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡依本发明设计思想所作的任何改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种氮化铝陶瓷基板烧结工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)将氮化铝坯卷冲剪成尺寸为7.5＂×5.5＂的生坯；

2)在氮化铝生坯表面敷上一层隔粘粉；

3)将氮化铝生坯按次序正反面交错叠放在一起；

4)在叠放好的氮化铝生坯上面放置重物，放入真空干燥箱内进行压平陈化处理；

5)将压平陈化处理后的氮化铝生坯放在承烧板上并放入间歇炉内进行排胶，最高排胶温度为650℃，排胶总时间为165小时；

6)将排胶后的产品放入烧结炉内烧结，烧结温度为1820℃；

7)用除尘设备除去烧结后的氮化铝基板表面的隔粘粉；

步骤3)中，所述的氮化铝生坯片数为20片；步骤4)中，所述的压平陈化处理时间为80小时；步骤(5)中，控制所述的排胶过后的坯体残炭量为3.5％～7％。