[发明专利]一种陶瓷基板及其3D打印方法

说明书

本发明公开了一种耐高温、高导热、电磁吸波陶瓷基板产品及其3D打印方法，所述方法包括以下步骤：制备3D打印所述陶瓷基板所需的混合陶瓷粉体；步骤二，制备3D打印所述陶瓷基板所需的陶瓷浆料；步骤三，基于陶瓷基板的数字模型3D打印所述陶瓷基板。本发明相对于传统陶瓷基板，本发明的陶瓷基板具有耐高温、高导热、电磁吸波等优点。相对于传统制造方法而言，本发明的3D打印方法具有成本低、周期短、成型复杂形状等优点。

技术领域

本发明属于陶瓷材料3D打印技术领域，具体涉及一种应用于5G领域的耐高温、高导热、电磁吸波陶瓷基板及其3D打印方法。

背景技术

随着5G技术的飞速发展，支持5G通信的电子设备也越来越多。然而，5G固然存在数据传输速度更快等优势，但是相应地也存在一些尚待解决的问题，其中一个就是支持5G技术的电力电子器件在运行过程中会面临极大的发热问题。传统基板一般在聚合物基体上印刷电力电子电路或器件，而聚合物基体熔点较低、散热性差，因此难以满足今后5G技术飞速发展带来的电力电子器件发热量巨大的问题。

目前的一种解决思路是采用耐高温的陶瓷基板，如氧化锆陶瓷材料、氧化铝陶瓷材料等。氧化锆陶瓷材料、氧化铝陶瓷材料虽耐热较好，但导热率较低，散热效率低，因此以氮化铝(AlN)陶瓷材料及其复合陶瓷材料为代表的高导热材料体系逐渐兴起，因其导热率高在新型陶瓷基板中具有广阔应用前景。

然而，目前正在开发的AlN陶瓷基板结构过于简单，一般为平板结构，并未经过特殊的定向导热设计。大量研究表明，如果经过定向导热设计，可有效提高陶瓷基板的散热效果。但是经过导热设计的陶瓷基板一般为复杂形状，传统制备技术难以实现。

此外，未来5G技术的发展要求内部电力电子器件互相间的电磁干扰最小化，尤其是陶瓷基板不要对电力电子器件产生电磁干扰，这就要求陶瓷基板还要具有良好的电磁吸波性能，不对外散热、反射电磁信号，对外界干扰最小化。因此，针对复杂形状耐高温、高导热的陶瓷基板，还需要考虑其电磁吸波结构设计问题。

发明内容

鉴于以上所述需求，本发明的目的是提供一种耐高温、高导热、电磁吸波陶瓷基板产品及其3D打印方法，用于解决现传统陶瓷基板面临的耐高温有限、导热低、复杂形状难以制备、对电子器件电磁干扰较大等问题。

一种陶瓷基板的3D打印方法，包括以下步骤：

步骤一，制备3D打印所述陶瓷基板所需的混合陶瓷粉体；

步骤二，制备3D打印所述陶瓷基板所需的陶瓷浆料；

步骤三，基于陶瓷基板的数字模型3D打印所述陶瓷基板。

进一步地，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；优选地，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，优选氮气气压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。

进一步地，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；优选地，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。

进一步地，步骤一种的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(MXene)所占的体积分数为5～10vol％。

进一步地，所述混合陶瓷粉体的具体制备步骤如下：