CN105881700A - 一种高强度陶瓷基板、其制备方法以及生产线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度陶瓷基板，由陶瓷粉料、粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂制成，所述陶瓷粉料、粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂的重量比为1∶0.08‑0.15∶0.01‑0.03∶0.03‑0.06∶0.5‑0.8；其中所述陶瓷粉料由氧化铝粉和氧化锆粉组成，陶瓷粉料中氧化锆粉的含量为3‑30wt％；同时公开了陶瓷基板的生产方法和所需的生产线。本发明陶瓷基板具有优良的机械强度，抗弯强度高，良好的导热特性，高温环境下稳定性稳定，可加工成各种复杂形状。本发明制备方法简单，工序少，得到的基板组织非常均匀、致密、抗弯强度高、表面光洁，成本低。本发明的生产线简单，不占用空间，适合工业使用。

Description

一种高强度陶瓷基板、其制备方法以及生产线
技术领域
本发明属于陶瓷基板技术领域，具体涉及一种高强度陶瓷基板、其制备方法以及生产线。
背景技术
在大功率、高密度封装中，电子元件及芯片等在运行过程中产生的热量主要通过陶瓷基板散发到环境中，所以陶瓷基板在散热过程中担当了重要的角色。Al2O3陶瓷导热率相对较低，在大功率、高密度封装器件运行时须强制散热才可满足要求。BeO陶瓷导热性能最好，但因环保问题，基本上被淘汰。SiC陶瓷金属化后键合不稳定，作为绝缘基板用时，会引起热导率和介电常数的改变。AlN陶瓷具有高的导热性能，适用于大功率半导体基片，在散热过程中自然冷却即可达到目的，同时还具有很好的机械强度、优良的电气性能。但是目前国内制造技术还需改进，价格也比较昂贵。所以现阶段，采用Al2O3陶瓷基板比较合适。氧化铝基板是电子工业中最常用的基板材料，因为在机械、热、电性能上相对于大多数其他氧化物陶瓷，强度度及化学稳定性高，且原料来源丰富，适用于各种各样的技术制造以及不同的形状。
然而在一些领域，除了具有较高的热导率外，还要求氧化铝陶瓷基板具有较高的机械性能，尤其是在薄板中，要求氧化铝陶瓷基板具有较高的抗弯强度，但厚度越薄氧化铝陶瓷基板的抗弯强度就越低，因此急需开发一种高强度、高导热的陶瓷基板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度陶瓷基板、其制备方法以及生产线。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高强度陶瓷基板，由陶瓷粉料、粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂制成，所述陶瓷粉料、粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂的重量比为1∶0.08-0.15∶0.01-0.03∶0.03-0.06∶0.5-0.8；其中所述陶瓷粉料由氧化铝粉和氧化锆粉组成，陶瓷粉料中氧化锆粉的含量为3-30wt％。
所述陶瓷粉料中氧化铝的粒度为0.5-2.0μm，氧化锆的粒度为0.1-0.5μm，陶瓷粉料的比表面积为3000-5000m2/kg；所述溶剂由无水乙醇和丁酮组成，无水乙醇和丁酮的重量比为1∶1-1.5；所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛；所述分散剂为蓖麻油；所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
上述高强度陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷粉料、分散剂和部分溶剂加入球磨机中球磨8-10小时后，加入在预混机中混合均匀的粘结剂、增塑剂和余下部分的溶剂的混合物，在球磨15-20小时，接着经真空脱泡装置在-0.01-0.15MPa下脱去气泡得陶瓷浆料，陶瓷浆料的温度20-50℃，粘度≤2500mp.s；
(2)将陶瓷浆料经流延成型得陶瓷生坯，陶瓷生坯用模具冲切成一定形状后再敷一层隔粘粉得到坯片；
(3)将坯片放入烧结装置的排胶区，在室温-500℃下排胶18-22h；然后进入烧结装置的升温高温区，在500-1600℃下烧结20-30h；接着进入烧结装置的降温区，在1600-900℃下烧结8-15h；再进入整平装置，在1300-1400℃下整平44-55h即得陶瓷基板；其中所述烧结装置排胶区和升温高温区的升温速率为2-5℃/min，烧结装置降温区的降温速率为2-5℃/min。
优选的，步骤(2)中，陶瓷生坯的厚度为0.2-0.635mm。
上述方法得到的陶瓷基板可以根据客户要求用激光加工的方法进一步的进行刻化切割加工。
为了满足生产需求，本发明还提供了制备高强度陶瓷基板的生产线，包括预混机，预混机的出口依次连接有球磨机、真空脱泡装置、流延成型装置、敷粉装置、烧结装置和整平装置；所述流延成型装置连接有溶剂回收装置；所述烧结装置包括机架，机架的机头处设有推机，机架上设有炉膛，炉膛内设有传动辊，炉膛的出口和入口均设有与传动辊连接的固定板，固定板上沿传动辊传动方向设有两条平行的导轨；炉膛内设有加热装置，炉膛上方设有排气孔，排气孔通过管道连接换热器，换热器上连接有进水管道。
为了得到更高强度陶瓷基板，所述炉膛的膛壁由内到外依次为304不锈钢层、保温层和201不锈钢层；所述换热器为热管换热器。
所述流延成型装置连接有溶剂回收装置，是为了对溶剂进行回收再利用，保护环境。
优选的，所述敷粉装置包括机床，机床上设有传送带，传送带上从左到右设有喷粉系统和加热烘干系统；所述喷粉系统包括覆盖在传送带上的敷粉室，敷粉室内设有喷枪，喷枪通过管路依次连接敷粉室上方的隔膜泵和粉料搅拌桶，敷粉室的四周内壁上设有水珠收集槽，敷粉室内沿传送带宽度方向设有加热单元；所述加热烘干系统包括覆盖在传送带上的烘箱，烘箱内均匀设有发热管，烘箱上方设有高温风机，烘箱内还设有热探头；搅拌桶的入口和出口以及管路的入口和出口上均设有滤网；所述传送带的一侧设有与传动带主动轴对应的扫粉轴。
进一步的，所述烘箱的外部覆盖有岩棉隔热层；所述发热管的功率为10kw；所述搅拌桶为外径≥400mm的有机玻璃，搅拌桶的外层设有保温装置，搅拌桶内设有搅拌桨；所述喷枪上设有水平移动装置和上下调节装置；所述传送带为耐热传送带；所述加热单元为发热管；所述滤网为100目。
所述扫粉轴和主动轴形成一定的夹力，保证传送带不跑偏，不翻边，不磨边等，同时除去传送带上的水分。
本发明陶瓷基板利用上述生产线采用全新的工艺和配方进行生产，经检测，得到的产品厚度为0.2-0.635mm，体积密度为4.0-4.5g/cm3，三点抗弯＞690MPa；0.3mm厚高强度陶瓷基板破坏试件所用的力为9N左右；由上述可知本发明陶瓷基本真正实现了高强度。
本发明陶瓷基板具有优良的机械强度，抗弯强度高，良好的导热特性，适用于高温环境；具有耐抗侵蚀和磨耗性，高电气绝缘特性，良好表面特性，提供优异平面度与平坦度；抗震效果佳，低翘曲度，高温环境下稳定性稳定，可加工成各种复杂形状。本发明制备方法简单，工序少，采用流延法制备陶瓷基板，相比于干压、扎膜等成型工艺，流延法得到的基板组织非常均匀、致密，烧结后的晶粒均匀、气孔少、抗热震性好、导热性好、抗弯强度高、表面光洁，成本低。本发明的生产线简单，不占用空间，流延成型装置配备吸附冷凝式溶剂回收装置，烧结废气冷水冷凝的方式处理，新型低粉尘的敷粉装置的使用，有效提高产品质量并从源头减少污染物排放，达到国内清洁生产先进水平，适合工业使用。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明敷粉装置结构示意图；
图3为本发明烧结装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案及其有益效果做进一步的说明。实施例起解释说明作用，并不对本发明的的保护范围构成限定，任何基于本发明总体构思下的变化和修改应属本发明的保护范围之内。
如图1、2和3所示的高强度陶瓷基板生产线，包括预混机1，预混机1的出口依次连接有球磨机2、真空脱泡装置3、流延成型装置4、敷粉装置5、烧结装置6和整平装置7；所述流延成型装置4连接有溶剂回收装置8；所述烧结装置6包括机架23，机架23的机头处设有推机24，机架23上设有炉膛25，炉膛25内设有传动辊26，炉膛25的出口和入口均设有与传动辊26连接的固定板27，固定板27上沿传动辊26传动方向设有两条平行的导轨28；炉膛25内设有加热装置29，炉膛25上方设有排气孔30，排气孔30通过管道连接换热器31，换热器31上连接有进水管道32。所述炉膛25的膛壁由内到外依次为304不锈钢层33、保温层34和201不锈钢层35；所述换热器31为热管换热器。
所述敷粉装置5包括机床9，机床9上设有传送带15，传送带15上从左到右设有喷粉系统和加热烘干系统；所述喷粉系统包括覆盖在传送带上的敷粉室10，敷粉室10内设有喷枪21，喷枪21通过管路依次连接隔膜泵13和粉料搅拌桶12连接，敷粉室10的四周内壁上设有水珠收集槽11，敷粉室10内沿传送带15宽度方向设有加热单元14；所述加热烘干系统包括覆盖在传送带15上的烘箱17，烘箱17内均匀设有发热管18，烘箱17上方设有高温风机16，烘箱17内还设有热探头22；搅拌桶12的入口和出口以及管路的入口和出口上均设有滤网；所述传送带15的一侧设有与传动带主动轴19对应的扫粉轴20。
所述烘箱17的外部覆盖有岩棉隔热层；所述发热管18的功率为10kw。所述搅拌桶12为外径≥400mm的有机玻璃，搅拌桶12的外层设有保温装置，搅拌桶12内设有搅拌桨。所述扫粉轴20为毛刷；所述喷枪21上设有水平移动装置和上下调节装置；所述传送带15为耐热传送带；所述加热单元14为发热管。
工作时，将陶瓷粉料、分散剂和部分溶剂加入球磨机2中球磨，然后加入在预混机1中混合均匀的粘结剂、增塑剂和余下部分的溶剂的混合物，接着球磨至组织非常均匀，再用真空脱泡装置3脱去气泡得陶瓷浆料；陶瓷浆料经流延成型装置4得厚度均匀、表面光洁、分切成卷的陶瓷生坯，流延成型的过程中溶剂回收装置8将溶剂回收并返回预混机1或球磨机2中进行再利用，陶瓷生坯用模具冲切成一定形状后，进入敷粉工序；
敷粉时，将敷粉原料加入到搅拌桶12中，在电机的带动下不停搅拌，得到悬浊液，悬浊液依次经过过滤网、隔膜泵13达到喷枪21，此时，传送带15带动陶瓷生坯进入敷粉室10，喷枪21通过水平移动装置和上下调节装置将悬浊液均匀喷射在生坯上；当温度较低时，打开加热单元14，防止冰冻。水珠收集槽11收集敷粉室10中的水蒸气和其他水珠，可以进行集中处理。经过喷粉系统的生坯进入加热烘干系统，在烘箱17内的发热管18作用进行加热，同时使用热探头控制箱内的温度，烘箱17内使用高温风机16，把烘箱17内的湿气带走，完成生坯的烘烤，得到带有一层隔粘粉得到坯片；传送带15继续走动，经过扫粉轴20，扫粉轴20和主动轴19形成一定的夹力，保证传送带15不跑偏，不翻边，不磨边等，同时除去传送带15上的水分；
坯片接着进入烧结装置6烧结，坯片放置在机架23上的固定板27的导轨28上，推机24将坯片推入炉膛25内，坯片在传动辊26的带动下移动，在炉膛25内的加热装置29的工作下加热，产生的废气通过排气孔30进入换热器31，与进水管道32进入换热器31的冷水进行换热，使废气的热量得以利用，产生的热水也可用于其他工序；经过炉膛25烧结的坯片再经过整平装置7整平即得符合生产需要的高强度陶瓷基板。
下列为利用上述生产线生产大规格陶瓷基板的实施例，实施例中所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛；所述分散剂为蓖麻油；所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
实施例1
高强度陶瓷基板，由陶瓷粉料、粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂制成，所述陶瓷粉料、粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂的重量比为1∶0.08∶0.01∶0.03∶0.5；其中所述陶瓷粉料由氧化铝粉和氧化锆粉组成，陶瓷粉料中氧化锆粉的含量为3wt％。
所述陶瓷粉料中氧化铝的粒度为0.5μm，氧化锆的粒度为0.1μm，陶瓷粉料的比表面积为5000m2/kg；所述溶剂由无水乙醇和丁酮组成，无水乙醇和丁酮的重量比为1∶1。
高强度陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷粉料、分散剂和部分溶剂加入球磨机2中球磨8小时后，加入在预混机1中混合均匀的粘结剂、增塑剂和余下部分的溶剂的混合物，继续球磨15小时，接着经真空脱泡装置3在-0.01MPa下脱去气泡得陶瓷浆料，陶瓷浆料的温度20℃，粘度≤2500mp.s；
(2)将陶瓷浆料经流延成型装置4得厚度均匀、表面光洁、分切成卷的陶瓷生坯，陶瓷生坯用模具冲切成一定形状后再经敷粉装置5敷一层隔粘粉得到坯片；
(3)将坯片放入烧结装置6的排胶区，在室温-500℃下排胶18h；然后进入烧结装置6的升温高温区，在500-1600℃下烧结20h；接着进入烧结装置6的降温区，在1600-900℃下烧结8h；再进入整平装置7，在1300℃下整平55h即得陶瓷基板；其中所述烧结装置排胶区和升温高温区的升温速率为2-5℃/min，烧结装置降温区的降温速率为2-5℃/min。
实施例2
高强度陶瓷基板，由陶瓷粉料、粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂制成，所述陶瓷粉料、粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂的重量比为1∶0.15∶0.03∶0.06∶0.8；其中所述陶瓷粉料由氧化铝粉和氧化锆粉组成，陶瓷粉料中氧化锆粉的含量为30wt％。
所述陶瓷粉料中氧化铝的粒度为2.0μm，氧化锆的粒度为0.5μm，陶瓷粉料的比表面积为3000m2/kg；所述溶剂由无水乙醇和丁酮组成，无水乙醇和丁酮的重量比为1∶1.5。
高强度陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷粉料、分散剂和部分溶剂加入球磨机2中球磨10小时后，加入在预混机1中混合均匀的粘结剂、增塑剂和余下部分的溶剂的混合物，继续球磨20小时，接着经真空脱泡装置3在0.15MPa下脱去气泡得陶瓷浆料，陶瓷浆料的温度50℃，粘度≤2500mp.s；
(2)将陶瓷浆料经流延成型装置4得厚度均匀、表面光洁、分切成卷的陶瓷生坯，陶瓷生坯用模具冲切成一定形状后再经敷粉装置5敷一层隔粘粉得到坯片；
(3)将坯片放入烧结装置6的排胶区，在室温-500℃下排胶22h；然后进入烧结装置6的升温高温区，在500-1600℃下烧结30h；接着进入烧结装置6的降温区，在1600-900℃下烧结15h；再进入整平装置7，在1400℃下整平44h即得陶瓷基板；其中所述烧结装置排胶区和升温高温区的升温速率为2-5℃/min，烧结装置降温区的降温速率为2-5℃/min。
实施例3
高强度陶瓷基板，由陶瓷粉料、粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂制成，所述陶瓷粉料、粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂的重量比为1∶0.1∶0.02∶0.05∶0.6；其中所述陶瓷粉料由氧化铝粉和氧化锆粉组成，陶瓷粉料中氧化锆粉的含量为10wt％。
所述陶瓷粉料中氧化铝的粒度为1.0μm，氧化锆的粒度为0.3μm，陶瓷粉料的比表面积为4000m2/kg；所述溶剂由无水乙醇和丁酮组成，无水乙醇和丁酮的重量比为1∶1.2。
高强度陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷粉料、分散剂和部分溶剂加入球磨机2中球磨9小时后，加入在预混机1中混合均匀的粘结剂、增塑剂和余下部分的溶剂的混合物，继续球磨18小时，接着经真空脱泡装置3在0.1MPa下脱去气泡得陶瓷浆料，陶瓷浆料的温度30℃，粘度≤2500mp.s；
(2)将陶瓷浆料经流延成型装置4得厚度均匀、表面光洁、分切成卷的陶瓷生坯，陶瓷生坯用模具冲切成一定形状后再经敷粉装置5敷一层隔粘粉得到坯片；
(3)将坯片放入烧结装置6的排胶区，在室温-500℃下排胶20h；然后进入烧结装置6的升温高温区，在500-1600℃下烧结25h；接着进入烧结装置6的降温区，在1600-900℃下烧结10h；再进入整平装置7，在1350℃下整平50h即得陶瓷基板；其中所述烧结装置排胶区和升温高温区的升温速率为2-5℃/min，烧结装置降温区的降温速率为2-5℃/min。
实施例4
高强度陶瓷基板，由陶瓷粉料、粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂制成，所述陶瓷粉料、粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂的重量比为1∶0.12∶0.03∶0.04∶0.7；其中所述陶瓷粉料由氧化铝粉和氧化锆粉组成，陶瓷粉料中氧化锆粉的含量为20wt％。
所述陶瓷粉料中氧化铝的粒度为1.5μm，氧化锆的粒度为0.2μm，陶瓷粉料的比表面积为4500m2/kg；所述溶剂由无水乙醇和丁酮组成，无水乙醇和丁酮的重量比为1∶1.4。
高强度陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷粉料、分散剂和部分溶剂加入球磨机2中球磨9.5小时后，加入在预混机1中混合均匀的粘结剂、增塑剂和余下部分的溶剂的混合物，继续球磨17小时，接着经真空脱泡装置3在0.12MPa下脱去气泡得陶瓷浆料，陶瓷浆料的温度25℃，粘度≤2500mp.s；
(2)将陶瓷浆料经流延成型装置4得厚度均匀、表面光洁、分切成卷的陶瓷生坯，陶瓷生坯用模具冲切成一定形状后再经敷粉装置5敷一层隔粘粉得到坯片；
(3)将坯片放入烧结装置6的排胶区，在室温-500℃下排胶21h；然后进入烧结装置6的升温高温区，在500-1600℃下烧结28h；接着进入烧结装置6的降温区，在1600-900℃下烧结12h；再进入整平装置7，在1370℃下整平52h即得陶瓷基板；其中所述烧结装置排胶区和升温高温区的升温速率为2-5℃/min，烧结装置降温区的降温速率为2-5℃/min。
实施例5
高强度陶瓷基板，由陶瓷粉料、粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂制成，所述陶瓷粉料、粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂的重量比为1∶0.13∶0.02∶0.06∶0.5；其中所述陶瓷粉料由氧化铝粉和氧化锆粉组成，陶瓷粉料中氧化锆粉的含量为15wt％。
所述陶瓷粉料中氧化铝的粒度为1.3μm，氧化锆的粒度为0.4μm，陶瓷粉料的比表面积为4800m2/kg；所述溶剂由无水乙醇和丁酮组成，无水乙醇和丁酮的重量比为1∶1.1。
高强度陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷粉料、分散剂和部分溶剂加入球磨机2中球磨8.5小时后，加入在预混机1中混合均匀的粘结剂、增塑剂和余下部分的溶剂的混合物，继续球磨19小时，接着经真空脱泡装置3在0.08MPa下脱去气泡得陶瓷浆料，陶瓷浆料的温度28℃，粘度≤2500mp.s；
(2)将陶瓷浆料经流延成型装置4得厚度均匀、表面光洁、分切成卷的陶瓷生坯，陶瓷生坯用模具冲切成一定形状后再经敷粉装置5敷一层隔粘粉得到坯片；
(3)将坯片放入烧结装置6的排胶区，在室温-500℃下排胶19.5h；然后进入烧结装置6的升温高温区，在500-1600℃下烧结27h；接着进入烧结装置6的降温区，在1600-900℃下烧结11h；再进入整平装置7，在1400℃下整平48h即得陶瓷基板；其中所述烧结装置排胶区和升温高温区的升温速率为2-5℃/min，烧结装置降温区的降温速率为2-5℃/min。
本发明实施例1-5中产品性能的测试方式和测试设备如下：
1、用GF-300D型密度仪测试成瓷密度；
2、用SANS万能实验机，三点弯曲法测试条样抗弯强度。
经检测，实施例1-5中陶瓷基板的成瓷密度、介电性能、抗弯强度、热导率数结果详细见下表：
编号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
密度(g/cm3) 4.0 4.5 4.3 4.2 4.3
抗弯强度(MPa) 690 720 745 750 730
由上表可知，本发明高强度陶瓷基板均匀、致密，具有优良的抗弯强度，良好的导热特性，适用于高温环境；具有耐抗侵蚀和磨耗性，高电气绝缘特性，高温环境下稳定性稳定，可加工成各种复杂形状，适合作为大功率、高密度封装器件的电路基板。

Claims (10)

1.一种高强度陶瓷基板，其特征在于：由陶瓷粉料、粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂制成，所述陶瓷粉料、粘结剂、分散剂、增塑剂和溶剂的重量比为1∶0.08-0.15∶0.01-0.03∶0.03-0.06∶0.5-0.8；其中所述陶瓷粉料由氧化铝粉和氧化锆粉组成，陶瓷粉料中氧化锆粉的含量为3-30wt％。
2.如权利要求1所述的一种高强度陶瓷基板，其特征在于，所述陶瓷粉料中氧化铝的粒度为0.5-2.0μm，氧化锆的粒度为0.1-0.5μm，陶瓷粉料的比表面积为3000-5000m2/kg；所述溶剂由无水乙醇和丁酮组成，无水乙醇和丁酮的重量比为1∶1-1.5。
3.如权利要求2所述的一种高强度陶瓷基板，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛；所述分散剂为蓖麻油；所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
4.权利要求1-3任一所述的高强度陶瓷基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将陶瓷粉料、分散剂和部分溶剂加入球磨机中球磨8-10小时后，加入混合均匀的粘结剂、增塑剂和余下部分的溶剂的混合物，在球磨15-20小时，接着-0.01-0.15MPa下脱去气泡得陶瓷浆料，陶瓷浆料的温度20-50℃，粘度≤2500mp.s；
(2)将陶瓷浆料经流延成型得陶瓷生坯，陶瓷生坯用模具冲切成一定形状后再敷一层隔粘粉得到坯片；
(3)将坯片放入烧结装置的排胶区，在室温-500℃下排胶18-22h；然后进入烧结装置的升温高温区，在500-1600℃下烧结20-30h；接着进入烧结装置的降温区，在1600-900℃下烧结8-15h；再进入整平装置，在1300-1400℃下整平44-55h即得陶瓷基板；其中所述烧结装置排胶区和升温高温区的升温速率为2-5℃/min，烧结装置降温区的降温速率为2-5℃/min。
5.如权利要求4所述的高强度陶瓷基板的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，陶瓷生坯的厚度为0.2-0.635mm。
6.制备权利要求1-3任一所述的高强度陶瓷基板的生产线，其特征在于，包括预混机，预混机的出口依次连接有球磨机、真空脱泡装置、流延成型装置、敷粉装置、烧结装置和整平装置；所述流延成型装置连接有溶剂回收装置；所述烧结装置包括机架，机架的机头处设有推机，机架上设有炉膛，炉膛内设有传动辊，炉膛的出口和入口均设有与传动辊连接的固定板，固定板上沿传动辊传动方向设有两条平行的导轨；炉膛内设有加热装置，炉膛上方设有排气孔，排气孔通过管道连接换热器，换热器上连接有进水管道。
7.如权利要求6所述的高强度陶瓷基板的生产线，其特征在于，所述炉膛的膛壁由内到外依次为304不锈钢层、保温层和201不锈钢层；所述换热器为热管换热器。
8.如权利要求7所述的高强度陶瓷基板的生产线，其特征在于，所述敷粉装置包括机床，机床上设有传送带，传送带上从左到右设有喷粉系统和加热烘干系统；所述喷粉系统包括覆盖在传送带上的敷粉室，敷粉室内设有喷枪，喷枪通过管路依次连接敷粉室上方的隔膜泵和粉料搅拌桶，敷粉室的四周内壁上设有水珠收集槽，敷粉室内沿传送带宽度方向设有加热单元；所述加热烘干系统包括覆盖在传送带上的烘箱，烘箱内均匀设有发热管，烘箱上方设有高温风机，烘箱内还设有热探头；搅拌桶的入口和出口以及管路的入口和出口上均设有滤网；所述传送带的一侧设有与传动带主动轴对应的扫粉轴。
9.如权利要求8所述的高强度陶瓷基板的生产线，其特征在于，所述烘箱的外部覆盖有岩棉隔热层；所述发热管的功率为10kw；所述搅拌桶为外径≥400mm的有机玻璃，搅拌桶的外层设有保温装置，搅拌桶内设有搅拌桨。
10.如权利要求9所述的高强度陶瓷基板的生产线，其特征在于，所述传送带为耐热传送带；所述加热单元为发热管；所述滤网为100目。
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106495743A (zh) * 2016-09-30 2017-03-15 东莞信柏结构陶瓷股份有限公司 陶瓷指纹片预处理方法以及陶瓷指纹片的制备方法
CN107162573A (zh) * 2017-06-29 2017-09-15 铜陵市永创变压器电子有限公司 一种晶振封装用氧化锆纤维‑氧化钐增强的氧化铝陶瓷复合材料及其制备方法
CN108058264A (zh) * 2017-12-04 2018-05-22 南充三环电子有限公司 一种陶瓷基板坯体的敷粉工艺和系统
CN108264359A (zh) * 2018-01-26 2018-07-10 东莞市日进德新材料技术有限公司 陶瓷发热体及其制备方法
CN109293345A (zh) * 2018-11-23 2019-02-01 郑州中瓷科技有限公司 高反射率高强度陶瓷基板及其制备方法
CN109320215A (zh) * 2018-11-02 2019-02-12 安徽工业大学 一种核壳结构碳包铝纳米胶囊Al2O3复合基板及制备方法
CN109355543A (zh) * 2018-11-02 2019-02-19 安徽工业大学 一种核壳结构碳包金属纳米胶囊Al2O3复合基板及制备方法
CN110330358A (zh) * 2019-07-04 2019-10-15 南充三环电子有限公司 一种多孔氧化铝陶瓷板及其制备方法
CN111410518A (zh) * 2020-05-15 2020-07-14 郑州中瓷科技有限公司 晶粒级配的氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板及其制备工艺
CN111646782A (zh) * 2020-06-06 2020-09-11 珠海市香之君科技股份有限公司 一种zta陶瓷材料、发热元件及其制备方法
CN112834085A (zh) * 2020-12-29 2021-05-25 襄阳臻芯传感科技有限公司 一种陶瓷电容式压力传感器的弹性薄基板及制作方法
CN113372102A (zh) * 2021-07-13 2021-09-10 浙江蔚蓝航盾精密陶瓷科技有限公司 超微细氧化铝粉体制备氧化铝基板的方法及制备生产线
CN116041085A (zh) * 2022-10-25 2023-05-02 山东中为电子科技有限公司 一种可优化陶瓷基板翘曲的多孔陶瓷盖板及其应用
CN116141475A (zh) * 2023-04-04 2023-05-23 合肥中航天成电子科技有限公司 一种陶瓷平整度改善方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69402095D1 (de) * 1993-01-28 1997-04-24 Aerospatiale Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von bandförmigen Grünkörpern, verwendbar zur Herstellung von Verbundwerkstoffen oder -produkten mit faserverstärkter Keramikmatrix
CN1534001A (zh) * 2003-04-02 2004-10-06 珠海粤科清华电子陶瓷有限公司 由流延法制备氧化锆陶瓷的方法及其由该方法获得的产品
CN102718497A (zh) * 2012-07-04 2012-10-10 珠海微晶新材料科技有限公司 片状氧化锆陶瓷的涂布制备方法
CN103183500A (zh) * 2011-12-27 2013-07-03 比亚迪股份有限公司 一种氧化铝陶瓷基板及其制备方法
CN103408291A (zh) * 2013-07-22 2013-11-27 南京中江新材料科技有限公司 高导热氧化铝陶瓷基板及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69402095D1 (de) * 1993-01-28 1997-04-24 Aerospatiale Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von bandförmigen Grünkörpern, verwendbar zur Herstellung von Verbundwerkstoffen oder -produkten mit faserverstärkter Keramikmatrix
CN1534001A (zh) * 2003-04-02 2004-10-06 珠海粤科清华电子陶瓷有限公司 由流延法制备氧化锆陶瓷的方法及其由该方法获得的产品
CN103183500A (zh) * 2011-12-27 2013-07-03 比亚迪股份有限公司 一种氧化铝陶瓷基板及其制备方法
CN102718497A (zh) * 2012-07-04 2012-10-10 珠海微晶新材料科技有限公司 片状氧化锆陶瓷的涂布制备方法
CN103408291A (zh) * 2013-07-22 2013-11-27 南京中江新材料科技有限公司 高导热氧化铝陶瓷基板及其制备方法

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106495743B (zh) * 2016-09-30 2019-06-21 东莞信柏结构陶瓷股份有限公司 陶瓷指纹片预处理方法以及陶瓷指纹片的制备方法
CN106495743A (zh) * 2016-09-30 2017-03-15 东莞信柏结构陶瓷股份有限公司 陶瓷指纹片预处理方法以及陶瓷指纹片的制备方法
CN107162573A (zh) * 2017-06-29 2017-09-15 铜陵市永创变压器电子有限公司 一种晶振封装用氧化锆纤维‑氧化钐增强的氧化铝陶瓷复合材料及其制备方法
CN108058264A (zh) * 2017-12-04 2018-05-22 南充三环电子有限公司 一种陶瓷基板坯体的敷粉工艺和系统
CN108264359A (zh) * 2018-01-26 2018-07-10 东莞市日进德新材料技术有限公司 陶瓷发热体及其制备方法
CN108264359B (zh) * 2018-01-26 2019-09-17 东莞市日进德新材料技术有限公司 陶瓷发热体及其制备方法
CN109320215A (zh) * 2018-11-02 2019-02-12 安徽工业大学 一种核壳结构碳包铝纳米胶囊Al2O3复合基板及制备方法
CN109355543A (zh) * 2018-11-02 2019-02-19 安徽工业大学 一种核壳结构碳包金属纳米胶囊Al2O3复合基板及制备方法
CN109293345B (zh) * 2018-11-23 2020-10-02 郑州中瓷科技有限公司 高反射率高强度陶瓷基板及其制备方法
CN109293345A (zh) * 2018-11-23 2019-02-01 郑州中瓷科技有限公司 高反射率高强度陶瓷基板及其制备方法
CN110330358A (zh) * 2019-07-04 2019-10-15 南充三环电子有限公司 一种多孔氧化铝陶瓷板及其制备方法
CN111410518A (zh) * 2020-05-15 2020-07-14 郑州中瓷科技有限公司 晶粒级配的氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板及其制备工艺
CN111410518B (zh) * 2020-05-15 2021-03-05 郑州中瓷科技有限公司 晶粒级配的氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板及其制备工艺
WO2021228278A1 (zh) * 2020-05-15 2021-11-18 郑州中瓷科技有限公司 晶粒级配的氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板及其制备工艺
US11866370B2 (en) 2020-05-15 2024-01-09 Sinoceram Technology (Zhengzhou) Co., Ltd. Grain-grade zirconia toughened alumina ceramic substrate and method for preparing the same
CN111646782A (zh) * 2020-06-06 2020-09-11 珠海市香之君科技股份有限公司 一种zta陶瓷材料、发热元件及其制备方法
CN112834085A (zh) * 2020-12-29 2021-05-25 襄阳臻芯传感科技有限公司 一种陶瓷电容式压力传感器的弹性薄基板及制作方法
CN113372102A (zh) * 2021-07-13 2021-09-10 浙江蔚蓝航盾精密陶瓷科技有限公司 超微细氧化铝粉体制备氧化铝基板的方法及制备生产线
CN116041085A (zh) * 2022-10-25 2023-05-02 山东中为电子科技有限公司 一种可优化陶瓷基板翘曲的多孔陶瓷盖板及其应用
CN116041085B (zh) * 2022-10-25 2024-04-12 山东中为电子科技有限公司 一种可优化陶瓷基板翘曲的多孔陶瓷盖板及其应用
CN116141475A (zh) * 2023-04-04 2023-05-23 合肥中航天成电子科技有限公司 一种陶瓷平整度改善方法

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