CN113563112A - 陶瓷劈刀表面涂层的制备方法、陶瓷劈刀及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种陶瓷劈刀表面涂层的制备方法、陶瓷劈刀及其应用。该陶瓷劈刀表面涂层的制备方法，包括：将氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒；将涂层颗粒等离子喷涂至陶瓷劈刀半成品表面，制备涂层；涂层的厚度为0.04μm～5μm，涂层的粗糙度为0.01μm～0.5μm。通过等离子喷涂技术在陶瓷劈刀表面形成氧化铝涂层，调整等离子喷涂的工艺参数，能够获得不同表面粗糙度的陶瓷劈刀，相对于传统化学粗化处理，能够满足金线、银线、铜线等不同金属线材的焊接，且陶瓷劈刀的焊线寿命较高。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体涉及一种陶瓷劈刀表面涂层的制备方法、陶瓷劈刀及其应用。
背景技术
陶瓷劈刀是一种具有垂直方向孔的轴对称陶瓷工具，因其具有高硬度、高耐磨、耐高温、耐化学腐蚀、表面光洁度高及尺寸精度高等优势，在半导体引线键合焊接领域中扮演着不可替代的角色。引线键合是将芯片电极面朝上粘贴在封装基座上，用金属丝将芯片电极与引线框架上对应的电极通过焊接的方法连接的过程。引线键合的目的是将芯片与外部封装框架电气连通，以确保电信号传递的通畅。
陶瓷劈刀在键合引线过程中需要提供一定的键合抓线能力，通常采用化学处理对陶瓷劈刀进行表面粗化处理，以达到陶瓷劈刀所需键合抓线能力。然而，对陶瓷劈刀进行化学处理容易损伤陶瓷劈刀，降低陶瓷劈刀的引线键合寿命。
金属导线的选择会影响到焊接质量、器件的可靠性等方面，理想的金属导线材料应满足如下条件：(1)可与半导体材料形成良好的接触；(2)化学性能稳定；(3)与半导体材料形成良好的结合力；(4)导电性能良好；(5)易焊接，焊接过程保持一定的形状。半导体封装行业大多数采用金线焊接。然而，由于黄金作为贵重金属，具有明显的稀缺性，价格昂贵，导致封装成本高。随着半导体键合线材从黄金不断向合金、铜等低成本材料方向发展，对于陶瓷劈刀的键合抓线能力也提出了更高的要求，传统的化学处理方法难以达到满足键合抓线能力的陶瓷劈刀表面粗糙度要求。
发明内容
基于此，有比要提供一种表面粗糙度可控、焊线寿命较长的陶瓷劈刀表面涂层的制备方法。
此外，还提供一种利用该陶瓷劈刀表面涂层制备方法得到的陶瓷劈刀及其应用。
本发明的一个方面，提供了一种陶瓷劈刀表面涂层的制备方法，包括以下步骤：
将氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，所述氧化铝粉体的中位粒径为120nm～200nm；及
将所述涂层颗粒等离子喷涂至陶瓷劈刀半成品表面，制备涂层；所述涂层的厚度为0.04μm～5μm，所述涂层的粗糙度为10nm～500nm。
在其中一些实施例中，所述造粒处理为等离子造粒。
在其中一些实施例中，所述涂层颗粒的粒径为20μm～50μm。
在其中一些实施例中，所述等离子喷涂的功率为1kW～50kW，电流为100A～600A，喷涂距离为80mm～120mm，等离子气体流量为10L/min～60L/min。
在其中一些实施例中，所述陶瓷劈刀半成品的材质为氧化铝、氧化锆增韧氧化铝及氧化铬增强氧化铝中的一种。
本发明的另一方面，还提供了一种陶瓷劈刀，其表面涂层由上述的陶瓷劈刀表面涂层制备方法制得。
在其中一些实施例中，所述陶瓷劈刀的表面粗糙度为0.01μm～0.1μm。
在其中一些实施例中，所述陶瓷劈刀的表面粗糙度为0.1μm～0.2μm。
在其中一些实施例中，所述陶瓷劈刀的表面粗糙度为0.3μm～0.5μm。
本发明的另一方面，还提供了上述的陶瓷劈刀在制备芯片中的应用。
上述的陶瓷劈刀表面涂层的制备方法，包括：将氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒；将所述涂层颗粒等离子喷涂至陶瓷劈刀半成品表面，制备涂层；所述涂层的厚度为1μm～50μm，所述涂层的粗糙度为0.01μm～0.5μm。通过等离子喷涂技术在陶瓷劈刀表面形成氧化铝涂层，能够获得不同表面粗糙度的劈刀，相对于传统化学粗化处理，能够满足金线、银线、铜线等不同线材的焊接，且陶瓷劈刀的焊线寿命较高。
附图说明
图1为本发明一实施方式的陶瓷劈刀表面涂层的制备方法流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参阅图1，本发明一实施方式提供了一种陶瓷劈刀表面涂层的制备方法，包括以下步骤S100及步骤S200。
步骤S100：将氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，氧化铝粉体的中位粒径为120nm～200nm。氧化铝具有高硬度、高耐磨等特点，作为陶瓷劈刀涂层原料能够制备高耐磨性、使用寿命长的陶瓷劈刀。
在其中一些实施例中，步骤S100中，造粒处理为等离子造粒或者喷雾造粒。具体地，在本发明实施方式中，造粒处理采用等离子造粒。
在其中一些实施例中，在步骤S100之前，还包括：将干燥的氧化铝粉末研磨、干燥，得到氧化铝粉体的步骤。
在其中一些实施例中，氧化铝粉末的中位粒径为100nm～200nm。
在其中一些实施例中，干燥的氧化铝粉末通过在120℃～200℃下保温2小时～4小时得到。
在其中一些实施例中，步骤S100中研磨处理的步骤包括：将干燥的氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇加入球磨罐，以转速200r/min～400r/min球磨，球磨的时间为24小时～72小时。在一些实施例中，球磨的时间为24h～36h、36h～48h、48h～60h或者60h～72h。在一些实施例中，球磨的时间为24h、28h、32h、36h、40h、44h、48h、52h、56h、60h、64h、68h或者72h。
在其中一些实施例中，干燥的氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇的质量比为(1～2)：(1～2)：(2～2.5)。
在其中一些实施例中，步骤S100中干燥得到涂层颗粒的步骤包括：将球磨后的浆料(氧化铝粉末、研磨球及无水乙醇)在60℃～80℃下恒温鼓风干燥，干燥的时间为24小时～48小时。具体地，干燥的温度为60℃、65℃、70℃、75℃或者80℃。具体地，干燥的时间为24h～36h或者36h～48h。具体地，干燥的时间为24h、28h、32h、36h、40h、44h或者48h。
在其中一些实施例中，涂层颗粒的粒径为20μm～50μm。上述粒径的涂层颗粒用于制备喷涂涂层具有较好的保持结合力，可提高陶瓷劈刀的使用寿命。在一些实施例中，涂层颗粒的粒径为20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或者50μm。
步骤S200：将涂层颗粒等离子喷涂至陶瓷劈刀半成品表面，制备涂层；涂层的厚度为0.01μm～5μm，涂层的粗糙度为0.01μm～0.5μm。
在其中一些实施例中，步骤S200中，等离子喷涂的功率为1kW～50kW，电流为100A～600A，喷涂距离为80mm～120mm，等离子气体流量为10L/min～60L/min。在其中一些实施例中，等离子气体为氮气或者氩气。
在其中一些实施例中，在步骤S200等离子喷涂的步骤中，还包括：对喷涂面的对侧通入空气冷却，以保证陶瓷劈刀温度不高于200℃。
在其中一些实施例中，等离子喷涂的功率为1kW～10kW，电流为100A～200A，喷涂距离110mm～120mm，等离子气体流量为10L/min～20L/min。制得涂层厚度为0.4μm～1μm，涂层粗糙度为0.01μm～0.1μm，可满足金线的焊线需求，焊线寿命可达3.0KK点以上。
在其中一些实施例中，等离子喷涂的功率为10kW～20kW，电流为200A～300A，喷涂距离90mm～110mm，等离子气体流量为20L/min～30L/min。制得涂层厚度为1μm～1.6μm，涂层粗糙度为0.1μm～0.2μm，可满足银线的焊线需求，焊线寿命可达2.5KK点以上。
在其中一些实施例中，等离子喷涂的功率为30kW～50kW，电流为400A～600A，喷涂距离80mm～85mm，等离子气体流量为40L/min～60L/min。制得涂层厚度为4μm～5μm，涂层粗糙度为0.3μm～0.5μm，可满足铜线的焊线需求，焊线寿命可达1.0KK点以上。
在其中一些实施例中，等离子喷涂的功率为20kW～30kW，电流为300A～400A，喷涂距离85mm～90mm，等离子气体流量为30L/min～40L/min。制得涂层厚度为3μm～4μm，涂层粗糙度为0.4μm～0.5μm，可满足合金线的焊线需求，焊线寿命可达2.0KK点以上。
在其中一些实施例中，陶瓷劈刀半成品的材质为氧化铝、氧化锆增韧氧化铝及氧化铬增强氧化铝中的一种。具体地，在本发明实施方式中，陶瓷劈刀半成品的材质为氧化铝，其材质与涂层。
在其中一些实施例中，在步骤S200之前，还包括：对陶瓷劈刀半成品进行清洗的步骤，以除去陶瓷劈刀半成品表面的油脂和杂质，保证等离子喷涂制备涂层对陶瓷劈刀基体的结合强度以及喷涂尺寸的准确度。
上述的陶瓷劈刀表面涂层的制备方法，包括：将氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒；将涂层颗粒等离子喷涂至陶瓷劈刀半成品表面，制备涂层；涂层的厚度为0.4μm～5μm，涂层的粗糙度为0.01μm～0.5μm。通过等离子喷涂技术在陶瓷劈刀表面形成氧化铝涂层，通过调整等离子喷涂的工艺参数，能够获得不同表面粗糙度的劈刀，相对于传统的化学粗化处理，能够满足金线、银线、铜线等不同线材的焊接，且陶瓷劈刀的焊线寿命较高。
本发明另一实施方式还提供了一种陶瓷劈刀，其表面涂层由上述的陶瓷劈刀制备方法制得。
在其中一些实施例中，陶瓷劈刀的涂层厚度为0.4μm～1μm；陶瓷劈刀的表面粗糙度为0.01μm～0.1μm。该陶瓷劈刀可满足金线焊接的需求，焊线寿命可达3.0KK点以上。具体地，用于金线焊接的焊接寿命为3.0～4.5KK点。
在其中一些实施例中，陶瓷劈刀的涂层厚度为1μm～1.6μm；陶瓷劈刀的表面粗糙度为0.1μm～0.2μm。该陶瓷劈刀可满足银线焊接的需求，焊线寿命可达2.5KK点以上。具体地，用于银线焊接的焊接寿命为2.5～3.0KK点。
在其中一些实施例中，陶瓷劈刀的涂层厚度为4μm～5μm；陶瓷劈刀的表面粗糙度为0.3μm～0.5μm。该陶瓷劈刀可满足铜线焊接的需求，焊线寿命可达1.0KK点以上。具体地，用于铜线焊接的焊接寿命为1.0～1.5KK点。
在其中一些实施例中，陶瓷劈刀的涂层厚度为3μm～4μm；陶瓷劈刀的表面粗糙度为0.4μm～0.5μm。该陶瓷劈刀可满足合金线焊接的需求，焊线寿命可达2.0KK点以上。具体地，用于合金线焊接的焊接寿命为2.0～2.5KK点。
本发明另一实施方式还提供了上述的陶瓷劈刀在制备芯片中的应用。
以下通过具体实施例对本发明的陶瓷劈刀表面涂层制备方法及陶瓷劈刀作进一步说明。
实施例1：
本实施例的陶瓷劈刀的制作过程具体如下：
(1)取中位粒径为150nm的氧化铝粉末，在150℃下保温3小时，除去水分，得到干燥的氧化铝粉末。
(2)按照氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇质量比为1:1:2称取各原料，加入尼龙球磨罐中，球磨转速为300r/min，进行高能球磨，球磨时间为48小时；将球磨后的浆料在75℃下恒温鼓风干燥24小时，得到氧化铝粉体。
(3)在等离子设备中对氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，涂层颗粒粒径为20μm。
(4)氧化铝陶瓷劈刀半成品基体清洗，备用。
(5)以涂层颗粒为喷涂原料，等离子喷涂制备涂层，工艺参数如下：离子喷涂功率1kW，电流100A，喷涂距离110mm，等离子气体流量10L/min。在喷涂过程中对基体喷涂面的对侧通入空气冷却，保证基体温度不超过200℃。
实施例2：
本实施例的陶瓷劈刀的制作过程具体如下：
(1)取中位粒径为150nm的氧化铝粉末，在150℃下保温3小时，除去水分，得到干燥的氧化铝粉末。
(2)按照氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇质量比为1:1:2称取各原料，加入尼龙球磨罐中，球磨转速为300r/min，进行高能球磨，球磨时间为48小时；将球磨后的浆料在75℃下恒温鼓风干燥24小时，得到氧化铝粉体。
(3)在等离子设备中对氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，涂层颗粒粒径为20μm。
(4)氧化铝陶瓷劈刀半成品基体清洗，备用。
(5)以涂层颗粒为喷涂原料，等离子喷涂制备涂层，工艺参数如下：离子喷涂功率4kW，电流150A，喷涂距离110mm，等离子气体流量15L/min。在喷涂过程中对基体喷涂面的对侧通入空气冷却，保证基体温度不超过200℃。
实施例3：
本实施例的陶瓷劈刀的制作过程具体如下：
(1)取中位粒径为150nm的氧化铝粉末，在150℃下保温3小时，除去水分，得到干燥的氧化铝粉末。
(2)按照氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇质量比为1:1:2称取各原料，加入尼龙球磨罐中，球磨转速为300r/min，进行高能球磨，球磨时间为48小时；将球磨后的浆料在75℃下恒温鼓风干燥24小时，得到氧化铝粉体。
(3)在等离子设备中对氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，涂层颗粒粒径为20μm。
(4)氧化铝陶瓷劈刀半成品基体清洗，备用。
(5)以涂层颗粒为喷涂原料，等离子喷涂制备涂层，工艺参数如下：离子喷涂功率10kW，电流200A，喷涂距离110mm，等离子气体流量20L/min。在喷涂过程中对基体喷涂面的对侧通入空气冷却，保证基体温度不超过200℃。
实施例4：
本实施例的陶瓷劈刀的制作过程具体如下：
(1)取中位粒径为150nm的氧化铝粉末，在150℃下保温3小时，除去水分，得到干燥的氧化铝粉末。
(2)按照氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇质量比为1:1:2称取各原料，加入尼龙球磨罐中，球磨转速为300r/min，进行高能球磨，球磨时间为48小时；将球磨后的浆料在75℃下恒温鼓风干燥24小时，得到氧化铝粉体。
(3)在等离子设备中对氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，涂层颗粒粒径为36μm。
(4)氧化铝陶瓷劈刀半成品基体清洗，备用。
(5)以涂层颗粒为喷涂原料，等离子喷涂制备涂层，工艺参数如下：离子喷涂功率4kW，电流150A，喷涂距离110mm，等离子气体流量15L/min。在喷涂过程中对基体喷涂面的对侧通入空气冷却，保证基体温度不超过200℃。
实施例5：
本实施例的陶瓷劈刀的制作过程具体如下：
(1)取中位粒径为150nm的氧化铝粉末，在150℃下保温3小时，除去水分，得到干燥的氧化铝粉末。
(2)按照氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇质量比为1:1:2称取各原料，加入尼龙球磨罐中，球磨转速为300r/min，进行高能球磨，球磨时间为48小时；将球磨后的浆料在75℃下恒温鼓风干燥24小时，得到氧化铝粉体。
(3)在等离子设备中对氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，涂层颗粒粒径为30μm。
(4)氧化铝陶瓷劈刀半成品基体清洗，备用。
(5)以涂层颗粒为喷涂原料，等离子喷涂制备涂层，工艺参数如下：离子喷涂功率10kW，电流200A，喷涂距离100mm，等离子气体流量20L/min。在喷涂过程中对基体喷涂面的对侧通入空气冷却，保证基体温度不超过200℃。
实施例6：
本实施例的陶瓷劈刀的制作过程具体如下：
(1)取中位粒径为150nm的氧化铝粉末，在150℃下保温3小时，除去水分，得到干燥的氧化铝粉末。
(2)按照氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇质量比为1:1:2称取各原料，加入尼龙球磨罐中，球磨转速为300r/min，进行高能球磨，球磨时间为48小时；将球磨后的浆料在75℃下恒温鼓风干燥24小时，得到氧化铝粉体。
(3)在等离子设备中对氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，涂层颗粒粒径为30μm。
(4)氧化铝陶瓷劈刀半成品基体清洗，备用。
(5)以涂层颗粒为喷涂原料，等离子喷涂制备涂层，工艺参数如下：离子喷涂功率15kW，电流250A，喷涂距离100mm，等离子气体流量25L/min。在喷涂过程中对基体喷涂面的对侧通入空气冷却，保证基体温度不超过200℃。
实施例7：
本实施例的陶瓷劈刀的制作过程具体如下：
(1)取中位粒径为150nm的氧化铝粉末，在150℃下保温3小时，除去水分，得到干燥的氧化铝粉末。
(2)按照氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇质量比为1:1:2称取各原料，加入尼龙球磨罐中，球磨转速为300r/min，进行高能球磨，球磨时间为48小时；将球磨后的浆料在75℃下恒温鼓风干燥24小时，得到氧化铝粉体。
(3)在等离子设备中对氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，涂层颗粒粒径为30μm。
(4)氧化铝陶瓷劈刀半成品基体清洗，备用。
(5)以涂层颗粒为喷涂原料，等离子喷涂制备涂层，工艺参数如下：离子喷涂功率20kW，电流300A，喷涂距离100mm，等离子气体流量30L/min。在喷涂过程中对基体喷涂面的对侧通入空气冷却，保证基体温度不超过200℃。
实施例8：
本实施例的陶瓷劈刀的制作过程具体如下：
(1)取中位粒径为150nm的氧化铝粉末，在150℃下保温3小时，除去水分，得到干燥的氧化铝粉末。
(2)按照氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇质量比为1:1:2称取各原料，加入尼龙球磨罐中，球磨转速为300r/min，进行高能球磨，球磨时间为48小时；将球磨后的浆料在75℃下恒温鼓风干燥24小时，得到氧化铝粉体。
(3)在等离子设备中对氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，涂层颗粒粒径为44μm。
(4)氧化铝陶瓷劈刀半成品基体清洗，备用。
(5)以涂层颗粒为喷涂原料，等离子喷涂制备涂层，工艺参数如下：离子喷涂功率15kW，电流250A，喷涂距离100mm，等离子气体流量25L/min。在喷涂过程中对基体喷涂面的对侧通入空气冷却，保证基体温度不超过200℃。
实施例9：
本实施例的陶瓷劈刀的制作过程具体如下：
(1)取中位粒径为150nm的氧化铝粉末，在150℃下保温3小时，除去水分，得到干燥的氧化铝粉末。
(2)按照氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇质量比为1:1:2称取各原料，加入尼龙球磨罐中，球磨转速为300r/min，进行高能球磨，球磨时间为48小时；将球磨后的浆料在75℃下恒温鼓风干燥24小时，得到氧化铝粉体。
(3)在等离子设备中对氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，涂层颗粒粒径为25μm。
(4)氧化铝陶瓷劈刀半成品基体清洗，备用。
(5)以涂层颗粒为喷涂原料，等离子喷涂制备涂层，工艺参数如下：离子喷涂功率30kW，电流400A，喷涂距离80mm，等离子气体流量40L/min。在喷涂过程中对基体喷涂面的对侧通入空气冷却，保证基体温度不超过200℃。
实施例10：
本实施例的陶瓷劈刀的制作过程具体如下：
(1)取中位粒径为150nm的氧化铝粉末，在150℃下保温3小时，除去水分，得到干燥的氧化铝粉末。
(2)按照氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇质量比为1:1:2称取各原料，加入尼龙球磨罐中，球磨转速为300r/min，进行高能球磨，球磨时间为48小时；将球磨后的浆料在75℃下恒温鼓风干燥24小时，得到氧化铝粉体。
(3)在等离子设备中对氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，涂层颗粒粒径为25μm。
(4)氧化铝陶瓷劈刀半成品基体清洗，备用。
(5)以涂层颗粒为喷涂原料，等离子喷涂制备涂层，工艺参数如下：离子喷涂功率35kW，电流500A，喷涂距离80mm，等离子气体流量50L/min。在喷涂过程中对基体喷涂面的对侧通入空气冷却，保证基体温度不超过200℃。
实施例11：
本实施例的陶瓷劈刀的制作过程具体如下：
(1)取中位粒径为150nm的氧化铝粉末，在150℃下保温3小时，除去水分，得到干燥的氧化铝粉末。
(2)按照氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇质量比为1:1:2称取各原料，加入尼龙球磨罐中，球磨转速为300r/min，进行高能球磨，球磨时间为48小时；将球磨后的浆料在75℃下恒温鼓风干燥24小时，得到氧化铝粉体。
(3)在等离子设备中对氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，涂层颗粒粒径为25μm。
(4)氧化铝陶瓷劈刀半成品基体清洗，备用。
(5)以涂层颗粒为喷涂原料，等离子喷涂制备涂层，工艺参数如下：离子喷涂功率50kW，电流600A，喷涂距离80mm，等离子气体流量60L/min。在喷涂过程中对基体喷涂面的对侧通入空气冷却，保证基体温度不超过200℃。
实施例12：
本实施例的陶瓷劈刀的制作过程具体如下：
(1)取中位粒径为150nm的氧化铝粉末，在150℃下保温3小时，除去水分，得到干燥的氧化铝粉末。
(2)按照氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇质量比为1:1:2称取各原料，加入尼龙球磨罐中，球磨转速为300r/min，进行高能球磨，球磨时间为48小时；将球磨后的浆料在75℃下恒温鼓风干燥24小时，得到氧化铝粉体。
(3)在等离子设备中对氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，涂层颗粒粒径为37μm。
(4)氧化铝陶瓷劈刀半成品基体清洗，备用。
(5)以涂层颗粒为喷涂原料，等离子喷涂制备涂层，工艺参数如下：离子喷涂功率35kW，电流500A，喷涂距离80mm，等离子气体流量50L/min。在喷涂过程中对基体喷涂面的对侧通入空气冷却，保证基体温度不超过200℃。
实施例13：
本实施例的陶瓷劈刀的制作过程具体如下：
(1)取中位粒径为150nm的氧化铝粉末，在150℃下保温3小时，除去水分，得到干燥的氧化铝粉末。
(2)按照氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇质量比为1:1:2称取各原料，加入尼龙球磨罐中，球磨转速为300r/min，进行高能球磨，球磨时间为48小时；将球磨后的浆料在75℃下恒温鼓风干燥24小时，得到氧化铝粉体。
(3)在等离子设备中对氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，涂层颗粒粒径为33μm。
(4)氧化铝陶瓷劈刀半成品基体清洗，备用。
(5)以涂层颗粒为喷涂原料，等离子喷涂制备涂层，工艺参数如下：离子喷涂功率20kW，电流300A，喷涂距离90mm，等离子气体流量30L/min。在喷涂过程中对基体喷涂面的对侧通入空气冷却，保证基体温度不超过200℃。
实施例14：
本实施例的陶瓷劈刀的制作过程具体如下：
(1)取中位粒径为150nm的氧化铝粉末，在150℃下保温3小时，除去水分，得到干燥的氧化铝粉末。
(2)按照氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇质量比为1:1:2称取各原料，加入尼龙球磨罐中，球磨转速为300r/min，进行高能球磨，球磨时间为48小时；将球磨后的浆料在75℃下恒温鼓风干燥24小时，得到氧化铝粉体。
(3)在等离子设备中对氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，涂层颗粒粒径为33μm。
(4)氧化铝陶瓷劈刀半成品基体清洗，备用。
(5)以涂层颗粒为喷涂原料，等离子喷涂制备涂层，工艺参数如下：离子喷涂功率25kW，电流350A，喷涂距离90mm，等离子气体流量35L/min。在喷涂过程中对基体喷涂面的对侧通入空气冷却，保证基体温度不超过200℃。
实施例15：
本实施例的陶瓷劈刀的制作过程具体如下：
(1)取中位粒径为150nm的氧化铝粉末，在150℃下保温3小时，除去水分，得到干燥的氧化铝粉末。
(2)按照氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇质量比为1:1:2称取各原料，加入尼龙球磨罐中，球磨转速为300r/min，进行高能球磨，球磨时间为48小时；将球磨后的浆料在75℃下恒温鼓风干燥24小时，得到氧化铝粉体。
(3)在等离子设备中对氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，涂层颗粒粒径为33μm。
(4)氧化铝陶瓷劈刀半成品基体清洗，备用。
(5)以涂层颗粒为喷涂原料，等离子喷涂制备涂层，工艺参数如下：离子喷涂功率30kW，电流400A，喷涂距离90mm，等离子气体流量40L/min。在喷涂过程中对基体喷涂面的对侧通入空气冷却，保证基体温度不超过200℃。
实施例16：
本实施例的陶瓷劈刀的制作过程具体如下：
(1)取中位粒径为150nm的氧化铝粉末，在150℃下保温3小时，除去水分，得到干燥的氧化铝粉末。
(2)按照氧化铝粉末、氧化铝研磨球及无水乙醇质量比为1:1:2称取各原料，加入尼龙球磨罐中，球磨转速为300r/min，进行高能球磨，球磨时间为48小时；将球磨后的浆料在75℃下恒温鼓风干燥24小时，得到氧化铝粉体。
(3)在等离子设备中对氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，涂层颗粒粒径为50μm。
(4)氧化铝陶瓷劈刀半成品基体清洗，备用。
(5)以涂层颗粒为喷涂原料，等离子喷涂制备涂层，工艺参数如下：离子喷涂功率25kW，电流350A，喷涂距离90mm，等离子气体流量35L/min。在喷涂过程中对基体喷涂面的对侧通入空气冷却，保证基体温度不超过200℃。
对比例1：
将氧化铝陶瓷劈刀置于盐酸、硝酸的混合溶液中浸泡3分钟，获得表面粗糙度为0.145μm的陶瓷劈刀。其中，盐酸、硝酸的混合溶液中，盐酸与硝酸的质量比为1:1，盐酸的浓度为37wt％，硝酸的浓度为98wt％。
对比例2：
取氧化铝陶瓷劈刀，对其表面进行激光加工，将陶瓷劈刀放置于夹具中，以激光波长364nm，功率50mW，打标速度50mm/s，间距7μm，打标次数4次进行毛化处理，得到表面粗糙度为0.75μm的陶瓷劈刀。
实施例1～16陶瓷劈刀的制备工艺参数可参见表1。实施例1～16及对比例1～2制备的陶瓷劈刀的涂层厚度、表面粗糙度及焊线寿命参见表2。
表1实施例1～18的陶瓷劈刀制备工艺参数
表2
从表2数据可以看出，通过本发明的陶瓷劈刀表面涂层的制备方法可以制备不同表面粗糙度的陶瓷劈刀，且制备的陶瓷劈刀涂层与基体之间结合力强，焊线寿命达1.0KK点以上，长时间使用涂层不易剥落。通过控制制备方法的喷涂功率、电流、喷涂距离、等离子气体流量等能够得到不同表面粗糙度的陶瓷劈刀，可适用于金、银、铜、合金等不同金属线材的焊线需求。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本发明所述附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种陶瓷劈刀表面涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将氧化铝粉体造粒，得到涂层颗粒，所述氧化铝粉体的中位粒径为120nm～200nm；及
将所述涂层颗粒等离子喷涂至陶瓷劈刀半成品表面，制备涂层，所述涂层的厚度为0.4μm～5μm，所述涂层的粗糙度为0.01μm～0.5μm。
2.根据权利要求1所述的陶瓷劈刀表面涂层的制备方法，其特征在于，所述造粒处理为等离子造粒。
3.根据权利要求1所述的陶瓷劈刀表面涂层的制备方法，其特征在于，所述涂层颗粒的粒径为20μm～50μm。
4.根据权利要求1所述的陶瓷劈刀表面涂层的制备方法，其特征在于，所述等离子喷涂的功率为1kW～50kW，电流为100A～600A，喷涂距离为80mm～120mm，等离子气体流量为10L/min～60L/min。
5.根据权利要求1所述的陶瓷劈刀表面涂层的制备方法，其特征在于，所述陶瓷劈刀半成品的材质为氧化铝、氧化锆增韧氧化铝及氧化铬增强氧化铝中的一种。
6.一种陶瓷劈刀，其特征在于，其表面涂层由权利要求1～5任意一项所述的陶瓷劈刀表面涂层的制备方法制得。
7.根据权利要求6所述的陶瓷劈刀，其特征在于，所述陶瓷劈刀的表面粗糙度为0.01μm～0.1μm。
8.根据权利要求6所述的陶瓷劈刀，其特征在于，所述陶瓷劈刀的表面粗糙度为0.1μm～0.2μm。
9.根据权利要求6所述的陶瓷劈刀，其特征在于，所述陶瓷劈刀的表面粗糙度为0.3μm～0.5μm。
10.权利要求6～9任意一项所述的陶瓷劈刀在制备芯片中的应用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211029 |
|
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