CN115710132A - 氧化物陶瓷基板一体烧结方法 - Google Patents
氧化物陶瓷基板一体烧结方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115710132A CN115710132A CN202211479793.0A CN202211479793A CN115710132A CN 115710132 A CN115710132 A CN 115710132A CN 202211479793 A CN202211479793 A CN 202211479793A CN 115710132 A CN115710132 A CN 115710132A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ceramic substrate
- ceramic
- sintering
- green bodies
- oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 101
- 238000005245 sintering Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 104
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 18
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 2-iodoquinoline Chemical compound C1=CC=CC2=NC(I)=CC=C21 FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N beryllium oxide Inorganic materials O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Devices For Post-Treatments, Processing, Supply, Discharge, And Other Processes (AREA)
Abstract
本发明涉及电子陶瓷材料制备工艺领域，尤其涉及一种氧化物陶瓷基板一体烧结方法，包括如下步骤：a、对陶瓷原粉进行预烧处理；b、将经过步骤a处理后的陶瓷原粉进行球磨处理；c、将经过步骤b处理后的陶瓷原粉进行喷雾造粒处理，得到陶瓷料球；d、将陶瓷料球制成陶瓷基板生坯；e、将一定数量的陶瓷基板生坯通过隔离胶整齐叠放在一起；f、将叠放在一起陶瓷基板放置在高温窑炉中进行高温烧结；g、对熟烧后的陶瓷基板进行除沙处理。本发明成功将目前常规的陶瓷基板熟烧、复平两个工序合并为一个烧结工序。既起到了生产过程的节能减排，又能缩短生产制造周期，实现陶瓷基板的高质量、高效制造过程。
Description
技术领域
本发明涉及电子陶瓷材料制备工艺领域，尤其涉及一种氧化物陶瓷基板一体烧结方法。
背景技术
近年来，电动汽车、电力汽车以及半导体照明航空航天、卫星通信等进入高速发展阶段，其电子器件工作电流大、温度高、频率高，为满足器件及电路工作的稳定性，对芯片载体提出了更高的要求，陶瓷基板具有优良的热性能、微波性能、力学性能及可靠性高等优点，可广泛应用于这些领域。无论是传统的氧化铝、氧化铍陶瓷基板，还是目前市场火热的氮化硅、氮化铝陶瓷基板都要求成瓷后的陶瓷基板具有较好的平整度便于后续加工，基本要求陶瓷基板厚度在1mm以内，平整度不得大于陶瓷厚度的10％。
目前陶瓷基板的制作工艺基本采用熟烧后再增加复平烧结的方式，通过将陶瓷基板叠放后配重压烧的方式进行整平，该方式目前主要存在几个问题：
首先是陶瓷基板熟烧后，翘曲程度不一，叠片后压烧对于部分翘曲严重的基板不能起到整平作用，导致复平效果参差不齐，部分翘曲严重的还需再一次甚至三次复平烧结，多次烧结同时必然带来陶瓷晶粒二次发育，晶粒过大，影响陶瓷基板的力学强度。
其次是复平占用窑炉资源，多次复平增加了生产制备的周期，同时增加生产过程的人工及能耗成本，整体效率不高最后，采用叠片压烧的方式，其基板复平后平整度基本在0.2mm以内，不能满足目前高性能薄膜电路基板0.05mm以内要求，同时复平温度控制范围严格，温度过高陶瓷基板容易发生粘粘，温度过低复平烧结不能起到整平效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有效提高氧化物陶瓷基板品质，同时由于陶瓷基板熟烧和复平两个工序合并为一个烧结工序，还可以节能减排，又能缩短生产制造周期的氧化物陶瓷基板一体烧结方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：氧化物陶瓷基板一体烧结方法，包括如下步骤：
a、对陶瓷原粉进行预烧处理；
b、将经过步骤a处理后的陶瓷原粉进行球磨处理；
c、将经过步骤b处理后的陶瓷原粉进行喷雾造粒处理，得到陶瓷料球；
d、将陶瓷料球制成陶瓷基板生坯；
e、将一定数量的陶瓷基板生坯通过隔离胶整齐叠放在一起；
f、将叠放在一起陶瓷基板放置在高温窑炉中进行高温烧结；
g、对熟烧后的陶瓷基板进行除沙处理。
进一步的是，在步骤a中，预烧温度为1200-1400℃，预烧时间为2-4h。
进一步的是，在步骤b中，球磨处理时，溶剂为纯水或者酒精，球磨机中放置有氧化锆瓷球，氧化锆瓷球的直径为3-8mm，陶瓷原粉：溶剂：氧化锆瓷球＝1：0.8-2：1-3。
进一步的是，陶瓷料球的粒度大小为40-80μm。
进一步的是，在步骤e中，陶瓷基板生坯翘曲度≤0.2mm，厚度公差为±0.03mm。
进一步的是，在步骤e中，将一定数量的陶瓷基板生坯通过隔离胶整齐叠放在一起的具体步骤为：在50-70℃的环境下，先将隔离胶喷涂/涂覆在一片陶瓷基板生坯的上表面，再将下一片陶瓷基板生坯放置在上一片陶瓷基板生坯上，依次反复循环操作。
进一步的是，相邻陶瓷基板生坯之间隔离胶的厚度为20-40μm。
进一步的是，在步骤e中，陶瓷基板生坯的厚度小于1mm时，将8片的陶瓷基板生坯通过隔离胶整齐叠放在一起；
陶瓷基板生坯的厚度在1-1.5mm时，将5片的陶瓷基板生坯通过隔离胶整齐叠放在一起。
进一步的是，在步骤g中，熟烧后的陶瓷基板放入光饰机中进行除沙处理；
光饰机中加入纯水、粒度为0.6-0.8mm的沙，纯水位高于陶瓷基板顶部30-50mm，陶瓷基板的质量与沙的质量比例为1:2-2.5。
本发明的有益效果是：本方法烧结后，产品的平整度可以直接达到0.05mm以内，陶瓷体积密度不受压烧影响而降低，整体产品性能优良，满足高端陶瓷基板需求。
本发明成功将目前常规的陶瓷基板熟烧、复平两个工序合并为一个烧结工序。既起到了生产过程的节能减排，又能缩短生产制造周期，实现陶瓷基板的高质量、高效制造过程。本发明尤其适用于氧化物陶瓷基板一体烧结工艺之中。
具体实施方式
氧化物陶瓷基板一体烧结方法，包括如下步骤：
a、对陶瓷原粉进行预烧处理；
b、将经过步骤a处理后的陶瓷原粉进行球磨处理；
c、将经过步骤b处理后的陶瓷原粉进行喷雾造粒处理，得到陶瓷料球，陶瓷料球的粒度大小为40-80μm；
d、将陶瓷料球制成陶瓷基板生坯；
e、将一定数量的陶瓷基板生坯通过隔离胶整齐叠放在一起；
f、将叠放在一起陶瓷基板放置在高温窑炉中进行高温烧结，高温窑炉的在高温状态下温差区间分布差异不超过20℃；
g、对熟烧后的陶瓷基板进行除沙处理。
为了实现更精确的烧结控制，从而获得更佳的产品品质，各步骤的优选方案如下：
在步骤a中，预烧温度为1200-1400℃，预烧时间为2-4h，预烧时间为2-4h，降低粉料的活性。
在步骤b中，球磨处理时，溶剂为纯水或者酒精，球磨机中放置有氧化锆瓷球，氧化锆瓷球的直径为3-8mm，陶瓷原粉：溶剂：氧化锆瓷球＝1：0.8-2：1-3，球磨机的转速为16-25r/min，球磨时间为18-28h。
在步骤e中，陶瓷基板生坯翘曲度≤0.2mm，厚度公差为±0.03mm。将一定数量的陶瓷基板生坯通过隔离胶整齐叠放在一起的具体步骤为：在50-70℃的环境下，先将隔离胶喷涂/涂覆在一片陶瓷基板生坯的上表面，再将下一片陶瓷基板生坯放置在上一片陶瓷基板生坯上，依次反复循环操作，并且相邻陶瓷基板生坯之间隔离胶的厚度为20-40μm，叠好的陶瓷基板生坯自然冷却后粘接为一个整体。
在实际制作时，需根据最终产品要求限定陶瓷基板的摆放层数，从而保证不得压碎最底部的陶瓷基板，陶瓷基板生坯的厚度小于1mm时，将8片的陶瓷基板生坯通过隔离胶整齐叠放在一起；陶瓷基板生坯的厚度在1-1.5mm时，将5片的陶瓷基板生坯通过隔离胶整齐叠放在一起。
在步骤g中，熟烧后的陶瓷基板放入光饰机中进行除沙处理，光饰机中加入纯水、粒度为0.6-0.8mm的SiC沙，纯水位高于陶瓷基板顶部30-50mm，陶瓷基板的质量与SiC沙的质量比例为1:2-2.5。
综上所述，本发明烧结后的陶瓷基体平整度可以达到0.05㎜以内，陶瓷基体体积密度几乎不受影响，陶瓷平整度优于单独复平效果，且将传统的熟烧、复平两个工序合并为一个工序，采用本发明专利提供的方法烧结的陶瓷基板可以实现基板熟烧、复平一体化烧结，既起到了生产过程的节能减排，又能缩短生产制造周期，实现陶瓷基板的高质量、高效制造过程。
Claims (9)
1.氧化物陶瓷基板一体烧结方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、对陶瓷原粉进行预烧处理；
b、将经过步骤a处理后的陶瓷原粉进行球磨处理；
c、将经过步骤b处理后的陶瓷原粉进行喷雾造粒处理，得到陶瓷料球；
d、将陶瓷料球制成陶瓷基板生坯；
e、将一定数量的陶瓷基板生坯通过隔离胶整齐叠放在一起；
f、将叠放在一起陶瓷基板放置在高温窑炉中进行高温烧结；
g、对熟烧后的陶瓷基板进行除沙处理。
2.如权利要求1所述的氧化物陶瓷基板一体烧结方法，其特征在于：在步骤a中，预烧温度为1200-1400℃，预烧时间为2-4h。
3.如权利要求1所述的氧化物陶瓷基板一体烧结方法，其特征在于：在步骤b中，球磨处理时，溶剂为纯水或者酒精，球磨机中放置有氧化锆瓷球，氧化锆瓷球的直径为3-8mm，陶瓷原粉：溶剂：氧化锆瓷球＝1：0.8-2：1-3。
4.如权利要求1所述的氧化物陶瓷基板一体烧结方法，其特征在于：陶瓷料球的粒度大小为40-80μm。
5.如权利要求1所述的氧化物陶瓷基板一体烧结方法，其特征在于：在步骤e中，陶瓷基板生坯翘曲度≤0.2mm，厚度公差为±0.03mm。
6.如权利要求1至5任意一项所述的氧化物陶瓷基板一体烧结方法，其特征在于：在步骤e中，将一定数量的陶瓷基板生坯通过隔离胶整齐叠放在一起的具体步骤为：在50-70℃的环境下，先将隔离胶喷涂/涂覆在一片陶瓷基板生坯的上表面，再将下一片陶瓷基板生坯放置在上一片陶瓷基板生坯上，依次反复循环操作。
7.如权利要求6所述的氧化物陶瓷基板一体烧结方法，其特征在于：相邻陶瓷基板生坯之间隔离胶的厚度为20-40μm。
8.如权利要求6所述的氧化物陶瓷基板一体烧结方法，其特征在于：在步骤e中，陶瓷基板生坯的厚度小于1mm时，将8片的陶瓷基板生坯通过隔离胶整齐叠放在一起；
陶瓷基板生坯的厚度在1-1.5mm时，将5片的陶瓷基板生坯通过隔离胶整齐叠放在一起。
9.如权利要求1所述的氧化物陶瓷基板一体烧结方法，其特征在于：在步骤g中，熟烧后的陶瓷基板放入光饰机中进行除沙处理；
光饰机中加入纯水、粒度为0.6-0.8mm的沙，纯水位高于陶瓷基板顶部30-50mm，陶瓷基板的质量与沙的质量比例为1:2-2.5。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211479793.0A CN115710132A (zh) | 2022-11-24 | 2022-11-24 | 氧化物陶瓷基板一体烧结方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211479793.0A CN115710132A (zh) | 2022-11-24 | 2022-11-24 | 氧化物陶瓷基板一体烧结方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115710132A true CN115710132A (zh) | 2023-02-24 |
Family
ID=85234589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211479793.0A Pending CN115710132A (zh) | 2022-11-24 | 2022-11-24 | 氧化物陶瓷基板一体烧结方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115710132A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08267421A (ja) * | 1995-04-01 | 1996-10-15 | Sumitomo Kinzoku Electro Device:Kk | セラミック生シート積層体の製造方法 |
| US20040097359A1 (en) * | 2000-11-22 | 2004-05-20 | Yasuji Hiramatsu | Aluminum nitride sintered body, method for producing aluminum nitride sintered body, ceramic substrate and method for producing ceramic substrate |
| CN103121848A (zh) * | 2013-02-25 | 2013-05-29 | 潮州三环（集团）股份有限公司 | 一种氮化铝陶瓷基板烧结工艺 |
| CN103130498A (zh) * | 2013-01-29 | 2013-06-05 | 东莞市凯昶德电子科技股份有限公司 | Ltcc用陶瓷基板的制备方法 |
| CN113831143A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-24 | 宜宾红星电子有限公司 | 电子陶瓷基片一体烧结方法 |
-
2022
- 2022-11-24 CN CN202211479793.0A patent/CN115710132A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08267421A (ja) * | 1995-04-01 | 1996-10-15 | Sumitomo Kinzoku Electro Device:Kk | セラミック生シート積層体の製造方法 |
| US20040097359A1 (en) * | 2000-11-22 | 2004-05-20 | Yasuji Hiramatsu | Aluminum nitride sintered body, method for producing aluminum nitride sintered body, ceramic substrate and method for producing ceramic substrate |
| CN103130498A (zh) * | 2013-01-29 | 2013-06-05 | 东莞市凯昶德电子科技股份有限公司 | Ltcc用陶瓷基板的制备方法 |
| CN103121848A (zh) * | 2013-02-25 | 2013-05-29 | 潮州三环（集团）股份有限公司 | 一种氮化铝陶瓷基板烧结工艺 |
| CN113831143A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-24 | 宜宾红星电子有限公司 | 电子陶瓷基片一体烧结方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113200747B (zh) | 一种低温烧结的氮化铝陶瓷材料、氮化铝流延浆料及应用 | |
| CN112811912B (zh) | 一种高性能氮化硅陶瓷基片的批量化烧结方法 | |
| CN113087526B (zh) | 一种超薄大尺寸ltcc陶瓷基板的制备方法 | |
| JP5339214B2 (ja) | 窒化珪素基板の製造方法および窒化珪素基板 | |
| CN113735567A (zh) | 一种氧化物平面靶及其制备方法 | |
| CN115231903B (zh) | 一种大尺寸高纯陶瓷基板的制备工艺 | |
| WO2021190207A1 (zh) | 一种多层复合陶瓷盘及其制造方法 | |
| CN114538900A (zh) | 一种高纯超薄高强度氧化铝陶瓷基板及其制备方法和应用 | |
| CN112010665A (zh) | 一种嵌入式异质陶瓷基片的制备方法 | |
| CN102013320A (zh) | 一种单层电容器及其制备方法 | |
| CN115710132A (zh) | 氧化物陶瓷基板一体烧结方法 | |
| CN110736134A (zh) | 一种高强度高导热氮化铝陶瓷基板及其制备方法 | |
| CN109678530B (zh) | 一种隔离粉及其制作方法 | |
| CN107759225B (zh) | 一种高热导率氮化铝陶瓷的制备方法 | |
| CN113956046A (zh) | 无压烧结碳化硅大直径承载盘及其制备方法 | |
| CN107986794A (zh) | 大尺寸氮化铝陶瓷基板的制备方法 | |
| CN113831143B (zh) | 电子陶瓷基片一体烧结方法 | |
| JP4840507B2 (ja) | 多層セラミック基板、その製造方法およびその反り抑制方法 | |
| CN103360070B (zh) | 一种基于陶瓷基板超材料及制备方法 | |
| CN108178618B (zh) | 一种99氧化铝陶瓷及其制备方法 | |
| CN110818397A (zh) | 陶瓷片加工方法及陶瓷片 | |
| CN106986629B (zh) | 一种钛酸铋基铋层状结构铁电陶瓷靶材的制备方法 | |
| CN110078523B (zh) | 一种单层电容器陶瓷基片的制备方法 | |
| CN114014682A (zh) | 一种免研磨的陶瓷覆铜板双面同时烧结方法 | |
| JP2000299180A (ja) | セラミックヒータの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| 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: 20230224 |