TWI811696B - 極薄陶瓷薄片製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種極薄陶瓷薄片製造方法。係根據一陶瓷黏土的水分含量，將該陶瓷黏土以一模具進行複數次模壓，使該陶瓷黏土逐步脫水至水分含量低於重量百分比9%，同時使該陶瓷黏土薄型緻密化而成形一陶瓷薄片；之後藉成形之該陶瓷薄片的水分含量低於重量百分比9%，使該陶瓷薄片與該模具之間的黏滯力下降而能自該模具脫模而不破損。
Description
本發明係有關於一種極薄陶瓷薄片製造方法，特別是指將陶瓷黏土進行複數次模壓使陶瓷黏土脫水而緻密薄形化，藉以成形陶瓷薄片，並透過控制陶瓷黏土的水分含量，使成形之陶瓷薄片不黏模而能夠自模具上取下不破裂之發明。
陶瓷基板具有堅硬、耐磨、耐壓、耐高熱、耐酸鹼的特性。因此由於上述特性，陶瓷基板常作為電路基板使用而例如能夠適應極端環境。
其中薄形化陶瓷基板的製作上有其困難度。原因在於，由於陶瓷黏土黏度高，使用模具模壓成形時，當陶瓷基板薄形化至一定的厚度時，由於陶瓷基板與模具之間的黏滯力影響，使得陶瓷基板自模具上取下時會有破裂的風險。
因此，傳統上製作薄形化陶瓷基板的方式常使用刮刀成形法。係將陶瓷粉末添加於溶劑及可塑劑中製作為生胚，並使生胚通過開口極薄之刮刀切口而成形。
為了在模壓成形上能夠製造極薄陶瓷薄片作為例如電路基板使用，本發明提出一種製造極薄陶瓷薄片之方法，包括：根據一陶瓷黏土的水分含量，將該陶瓷黏土以一模具進行複數次模壓，使該陶瓷黏土逐步脫水至水分含量低於重量百分比9%，同時使該陶瓷黏土薄型緻密化而成形一陶瓷薄片。藉成形之該陶瓷薄片的水分含量低於重量百分比9%，使該陶瓷薄片與該模具之間的黏滯力下降而能自該模具脫模而不破損。
進一步，將該陶瓷黏土以該模具進行模壓的次數係每次模壓脫去該陶瓷黏土水分含量介於重量百分比20%至30%之間。
進一步，該陶瓷黏土逐步脫水至水分含量介於重量百分比6%至9%之間。
進一步，當該陶瓷黏土重量為1.9克至2.1克之間，且水分含量為0.39克至0.41克之間時，模壓次數為3次，第一次模壓的壓力為5bar並持續15分鐘，第二次模壓的壓力為6bar並持續20分鐘，第三次模壓的壓力為7bar並持續25分鐘，獲得之該陶瓷薄片的厚度介於0.95公分至0.15公分之間。
本發明亦是一種由上述製造極薄陶瓷薄片之方法所製成之極薄陶瓷薄片。
進一步，上述陶瓷薄片係作為一電路基板使用。
透過上述技術特徵可達成以下功效：
1.陶瓷黏土的黏度來自於水分含量，因此本發明透過控制陶瓷黏土於進行模壓時，逐步脫水至水分含量低於重量百分比9%，可使成形之陶瓷薄片與模具之間的黏滯力下降，使陶瓷薄片不黏模而自模具脫模時不會破損，過去並無相關含黏土陶瓷薄片水分含量與模壓黏模的發表，並非習知技術。而水分含量低於重量百分比9%，是藉由整合設計模壓模具(可適當提供排水路徑、耐多次連續加壓)和加壓參數才得到，並非係發明所屬技術領域中具有通常知識者，並藉由簡單實驗操作及儀器量測，即可輕易調整完成。
2.由於陶瓷黏土的特性為層狀結構，水分則分布在層與層之間(層間水)，透過氫鍵的鍵結而產生黏度。對陶瓷黏土施壓時會造成陶瓷黏土的粉體重排列，一次加壓至最終壓力時，可能使陶瓷黏土的粉體之間形成封閉孔隙而無法將水分排出。因此本發明採用多階段模壓，第一次模壓採用較低壓力使陶瓷黏土初步成形固定，後續的模壓程序逐步提高模壓壓力，使其逐步脫水並緻密化而成形為陶瓷薄片。另外，將該陶瓷黏土以該模具進行模壓的次數係每次模壓脫去該陶瓷黏土水分含量介於重量百分比20%至30%之間，大於30%時，過多脫水量容易造成排水管道阻塞，影響後續增壓排水，少於20%時，不利粉體重新緻密化排列，並非係發明所屬技術領域中具有通常知識者，並藉由簡單實驗操作及儀器量測，即可輕易調整完成。
3.以相同重量之陶瓷黏土而言，本發明之方法製作的陶瓷薄片具有比刮刀成形法更薄的厚度，因而緻密度更高。
綜合上述技術特徵，本發明極薄陶瓷薄片製造方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。
參閱第一圖及第二圖所示，本實施例之極薄陶瓷薄片製造方法係利用一模具模壓陶瓷黏土而成形一陶瓷薄片A，該模具包括一固定底座1、一下模具2、一上模具3對應該下模具2、一模具環4套在該下模具2與該上模具3，該模具環有一排水孔41，藉此形成一模壓空間5。
將一陶瓷黏土置入該模壓空間5，並根據該陶瓷黏土的水分含量，將該陶瓷黏土以該模具進行複數次模壓(自該上模具3施予一力量F)，使該陶瓷黏土逐步脫水至水分含量低於重量百分比9%，較佳是脫水至水分含量介於重量百分比6%至9%之間，藉此使該陶瓷黏土薄型緻密化而成形所述陶瓷薄片A。執行模壓時，自該陶瓷黏土脫去的水分則自該模具環的排水孔41排出。
其中，模壓次數可根據每次模壓脫去該陶瓷黏土水分含量介於重量百分比20%至30%之間來計算。採用多階段模壓方式主要在於：陶瓷黏土的特性為層狀結構，水分則分布在層與層之間(層間水)，透過氫鍵的鍵結而產生黏度，而對陶瓷黏土施壓時會造成陶瓷黏土的粉體重排列，一次加壓至最終壓力時，可能使陶瓷黏土的粉體之間形成封閉孔隙而無法將水分排出；而多階段模壓之第一次模壓採用較低壓力使陶瓷黏土初步成形固定，不易形成封閉孔隙，後續的模壓程序逐步提高模壓壓力，便能使陶瓷黏土逐步脫水並致密化而成形為該陶瓷薄片A。
藉成形之該陶瓷薄片A的水分含量低於重量百分比9%，使該陶瓷薄片A成形後與該模具之下模具2、上模具3及模具環4之間的黏滯力接能夠下降至足夠低，而能夠在將該陶瓷薄片A脫模時不破損。
參閱第三圖及第四圖所示，本實施例取該陶瓷黏土重量2克，且水分含量為0.4克進行試驗，模壓次數為3次。第一次模壓的壓力為5bar並持續15分鐘，第二次模壓的壓力為6bar並持續20分鐘，第三次模壓的壓力為7bar並持續25分鐘，可獲得厚度為0.1公分之該陶瓷薄片A。同時再以刮刀成形法將相同的陶瓷黏土成形陶瓷薄片，其厚度大約為0.3公分。據此，本發明之方法製作的陶瓷薄片具有比刮刀成形法更薄的厚度，因而緻密度更高。薄片中黏土的含量大於50%，陶瓷黏土的含水量20~42%，均是可行的實施範圍。
本實施例再以下表一所列大約10克左右的陶瓷黏土進行試驗，驗證得出當該陶瓷薄片脫水至水分含量介於重量百分比6%至9%之間時，皆可以不黏模的自該模具取下而不破損。
表一
| 模壓前(g) | 10.18 | 10.25 | 10.17 | 10.16 | 10.13 |
| 模壓後(g) | 8.24 | 8.35 | 8.31 | 8.27 | 8.22 |
| 乾燥後(g) | 8.10 | 8.17 | 8.16 | 8.15 | 8.05 |
| 脫模時含水量 | 6.7% | 8.6% | 7.5% | 6% | 8.2% |
上述陶瓷薄片A例如但不限於可作為一電路基板使用。
綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。
1:固定底座
2:下模具
3:上模具
4:模具環
41:排水孔
5:模壓空間
A:陶瓷薄片
F:力量
[第一圖]係為本發明之製造極薄陶瓷薄片之方法的流程圖。
[第二圖]係為本發明實施例中，將陶瓷黏土進行模壓以成形陶瓷薄片之示意圖。
[第三圖]係為本發明實施例中，成形0.1公分之陶瓷薄片的照片。
[第四圖]係為本發明實施例中，成形之陶瓷薄片生坯自模具取下而不破損的圖。
Claims (2)
- 一種製造極薄陶瓷薄片之方法，包含：根據一陶瓷黏土的水分含量，將該陶瓷黏土以一模具進行複數次模壓，該模具包括一固定底座、一下模具、一上模具對應該下模具、一模具環套在該下模具與該上模具，該模具環有一排水孔，藉此形成一模壓空間，自該上模具施予一力量，以對於該陶瓷黏土進行複數次模壓，自該陶瓷黏土脫去的水分則自該排水孔排出，使該陶瓷黏土在該模壓空間內逐步脫水至水分含量介於重量百分比6%至9%之間，同時使該陶瓷黏土薄型緻密化而成形一陶瓷薄片；藉成形之該陶瓷薄片的水分含量介於重量百分比6%至9%之間，使該陶瓷薄片與該模具之間的黏滯力下降而能自該模具脫模而不破損；其中，將該陶瓷黏土以該模具進行模壓的次數係每次模壓脫去該陶瓷黏土水分含量介於重量百分比20%至30%之間。
- 如請求項1所述之製造極薄陶瓷薄片之方法，其中，當該陶瓷黏土重量為1.9克至2.1克之間，且水分含量為0.39克至0.41克之間時，模壓次數為3次，第一次模壓的壓力為5bar並持續15分鐘，第二次模壓的壓力為6bar並持續20分鐘，第三次模壓的壓力為7bar並持續25分鐘，獲得之該陶瓷薄片的厚度介於0.95公分至0.15公分之間。
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| CN1418769A (zh) * | 2002-11-28 | 2003-05-21 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种用于大面积陶瓷薄片干压成型的脱模装置 |
| CN109049289A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-21 | 厦门朝瓷科技有限公司 | 一种亚微米结构超薄氧化铝陶瓷生坯的制备方法 |
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