[发明专利]一种陶瓷基板及其3D打印方法

权利要求书

1.一种应用于5G领域的耐高温、高导热、电磁吸波陶瓷基板，其特征在于，所述应用于5G领域的耐高温、高导热、电磁吸波陶瓷基板满足800～1600℃的耐温性能要求、定向导热且导热率50～100W/mk的导热要求、3～30GHz,-5～-10dB的电磁吸波要求，所述陶瓷基板中设置有导热通道，并且所述陶瓷基板采用以下的3D打印方法制造得到：

步骤一，制备3D打印所述陶瓷基板所需的混合陶瓷粉体，所述混合陶瓷粉体的各组分的体积百分比如下：

AlN陶瓷粉体的体积分数为80～90vol％，石墨烯所占的体积分数为5～10vol％，迈克烯所占的体积分数为5～10vol％；

步骤二，制备3D打印所述陶瓷基板所需的陶瓷浆料，所述陶瓷浆料各组分的体积百分比如下：

AlN-石墨烯-迈克烯混合陶瓷粉体所占体积分数为40～55vol％，光敏树脂所占体积分数为35～58vol％，分散剂所占体积分数为1～5vol％，光引发剂所占体积分数为1～5vol％；

步骤三，基于陶瓷基板的数字模型3D打印所述陶瓷基板，

其中，建立所述陶瓷基板的数字模型包括基板结构设计，且在基板结构设计中考虑上述的耐高温性能要求、导热要求以及电磁吸波要求。

2.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于，所述3D打印方法还包括以下步骤：

步骤四，对步骤三得到的陶瓷基板进行排胶脱脂；该步骤的内容包括：

将制备好的陶瓷基板生坯在氮气气氛下，氮气气压1atm，以2～10℃/min的加热速率，加热到500～800℃后，保温1～5h进行排胶脱脂处理，确保生坯中固化的光敏树脂完全裂解、碳化。

3.如权利要求2所述的陶瓷基板，其特征在于，所述3D打印方法还包括以下步骤：

步骤五，对步骤四中脱脂后的陶瓷基板进行无压烧结；该步骤的内容包括：

将排胶脱脂后的陶瓷基板在真空烧结炉中，氩气气氛中，以1～5℃/min的加热速率，加热到1700～2100℃，保温0.5～2h进行无压烧结。

4.如权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于，

所述混合陶瓷粉体的具体制备步骤如下：

按照比例选取AlN粉体与石墨烯粉体、迈克烯(MXene)粉体，取相同体积的酒精称重混合后，在行星式球磨机上进行球磨处理，转速为300～400r/min、球磨时间6～8h，得到悬浮液；

悬浮液在70～90℃、30～60r/min、-0.04～-0.09MPa的条件下旋转蒸发干燥3～6h得到混合陶瓷粉体；

混合陶瓷粉体经过250目～400目过筛，得到最终的混合陶瓷粉体。

5.如权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于，所述陶瓷浆料的具体制备步骤如下：

将混合陶瓷粉体、光敏树脂、光引发剂、分散剂按照体积称重后，在行星式球磨机上进行球磨处理，转速为300～400r/min、球磨时间6～12h，得到满足要求的陶瓷浆料；

所述光敏树脂为1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)两种树脂单体按照(3～7)：(7～3)的体积比混合的树脂体系；

分散剂为分散剂17000#和分散剂20000#两种分散剂按照(2～8)：(8～2)的体积比混合的分散剂体系；

光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)。

6.如权利要求1-3中任一项所述的陶瓷基板，其特征在于，所述步骤三中3D打印所述陶瓷基板采用光固化3D打印工艺；包括以下步骤：

将已准备好的陶瓷基板的数字模型导入3D打印设备；

所述光固化3D打印设备光源波长为405～450nm、光源强度为6000～10000μW/cm²，3D打印切片层厚为25～100μm，每层曝光时间为5～30s；

把已经制备好的陶瓷浆料导入3D打印设备料槽内，开始3D打印，得到陶瓷基板；

置于酒精内用超声波震荡清洗10～30min。