[发明专利]一种氧化铝陶瓷基板及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于陶瓷制备领域，尤其涉及一种液相烧结的氧化铝陶瓷基板的制备方法。

背景技术

氧化铝陶瓷基板的制备，现有技术大都采用流延工艺制备生坯，然后通过排胶、高温烧结而成，而烧结过程中一般采用固相烧结方式，固相烧结时需要温度达到固相反应的相应温度才能保证粉料之间发生固相反应进而使粉料烧结致密，较高的固相烧结温度（1650℃-1800℃）提高了陶瓷基板的制备成本，而且对烧结设备的要求高。为了获得较低的烧结温度，现有技术中也有采用液相烧结的方式，现有技术中的液相烧结采用直接加入配方粉料的方式，配方粉料与主相陶瓷粉在烧结温度下作用形成液相，从而进行液相体系烧结，这样将导致一部分主相陶瓷粉与配方粉形成共烧相，破坏陶瓷的相关组成，从而影响陶瓷的性能。

发明内容

为了解决现有技术中氧化铝陶瓷基板体积密度小、表面粗糙和抗击穿强度低的问题，本发明提供了一种氧化铝陶瓷基板及其制备方法。

本发明的氧化铝陶瓷基板成分包括重量百分比90-96wt%的氧化铝和4-10wt%的第一烧结助剂，所述第一烧结助剂的成分为XCaO·YMgO·ZSiO₂ ，0.1≦X≦0.4， 0.1≦Y≦0.4， 0.5≦Z≦0.7，X+Y+Z=1，其中X：Y：Z为质量比；所述氧化铝陶瓷基板体积密度大于3.7g/cm³,表面粗糙度小于0.4μm，抗击穿强度大于30KV/mm。

所述制备方法为将陶瓷基板粉料与第一有机体系混合后的浆料制坯、排胶、烧结，所述陶瓷基板粉料包括氧化铝粉料和第一烧结助剂，所述第一烧结助剂的成分为XCaO·YMgO·ZSiO₂ ，0.1≦X≦0.4， 0.1≦Y≦0.4， 0.5≦Z≦0.7，X+Y+Z=1，其中X：Y：Z为质量比，所述第一烧结助剂为玻璃态。

本发明的第一烧结助剂在较低的温度下熔融为液态，可使氧化铝陶瓷的制备过程中烧结温度比固相烧结温度低200-300℃，且呈液态的第一烧结助剂填充进陶瓷基板浆料烧结过程中产生的孔隙中，使烧结后氧化铝陶瓷体积密度大，表面平滑度好，抗击穿强度高。

优选情况下，本发明的氧化铝陶瓷基板在烧结过程中还添加有第二烧结助剂，所述第二烧结助剂为BaO，所述BaO粉料的粒径为1-3微米， BaO的加入进一步提高了氧化铝陶瓷的表面平滑度。

优选情况下，本发明的氧化铝陶瓷的制备方法采用隔板烧结生坯，所述隔板烧结中使用的隔烧板为表面涂敷有纳米氧化铝粉料的隔烧板，采用表面涂敷有纳米氧化铝粉料的隔烧板进行隔板烧结，进一步增大了氧化铝陶瓷基板的体积密度和表面平滑度。

本发明提供的氧化铝陶瓷基板具有较大的体积密度、表面平滑度和抗击穿强度；如本发明的一个实施例陶瓷基板的体积密度为3.76g/cm³，如本发明的一个实施例本发明的陶瓷基板的表面粗糙度为0.32μm，又如本发明的一个实施例陶瓷基板的抗击穿强度为36KV/mm。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种氧化铝陶瓷基板，成分包括重量百分比90-96wt%的氧化铝和4-10wt%的第一烧结助剂，所述第一烧结助剂的成分为XCaO·YMgO·ZSiO₂ ，0.1≦X≦0.4， 0.1≦Y≦0.4， 0.5≦Z≦0.7，X+Y+Z=1，其中X：Y：Z为质量比。

制备氧化铝陶瓷基板过程中，原料第一烧结助剂为玻璃态粉料。

优选情况下，所述氧化铝陶瓷基板的成分还包括第二烧结助剂BaO，具体组分为重量百分比90-96wt%的氧化铝、3-9wt%的第一烧结助剂和0.5-1.5wt%的第二烧结助剂BaO。

本发明提供的氧化铝陶瓷基板的制备方法，将陶瓷基板粉料与第一有机体系混合后的浆料制坯、排胶、烧结，所述陶瓷基板粉料包括氧化铝粉料和第一烧结助剂，所述第一烧结助剂的成分为XCaO·YMgO·ZSiO₂ ，0.1≦X≦0.4， 0.1≦Y≦04， 0.5≦Z≦0.7，X+Y+Z=1，其中X：Y：Z为质量比，所述第一烧结助剂为玻璃态。

本发明通过自制液相烧结助剂，大大降低了氧化铝陶瓷的烧结温度；同时烧结后氧化铝陶瓷结构致密，表面平滑度好，抗击穿强度高。