[发明专利]一种氧化铝陶瓷材料的制备方法及氧化铝陶瓷基片

说明书

本发明涉及一种氧化铝陶瓷材料的制备方法及氧化铝陶瓷基片，将微米级碳化硅粉末和微米级氧化铝粉末按0.1‑50:30‑90的质量比混合，球磨，获得浆料A，造粒，获得粉料A，煅烧后，获得粉料B；将粉料B与纳米级氧化铝粉末、烧结助剂混合，球磨，获得浆料B，造粒后，压制，获得生坯；将生坯烘干后，烧结，获得氧化铝陶瓷材料。本发明通过添加SiC提高Al₂O₃基片的导热系数、强度和断裂韧性，提高了基片的抗热冲击性能；通过预包覆、中途保温、低温烧结实现了氧化性气氛中烧结制备SiC颗粒强韧化的Al₂O₃基片；通过Al₂O₃原料粉的级配、烧结助剂添加以及SiC颗粒表面微量氧化形成的SiO₂，三者的协同作用，降低了烧结温度。本发明工艺简单稳定，产品性能优异，成本低，适宜推广。

技术领域

本发明涉及一种氧化铝陶瓷材料的制备方法及氧化铝陶瓷基片，属于陶瓷材料领域。

背景技术

电子封装用基片是一种为电子元器件及其相互连接提供机械承载及支撑、气密性保护和促进设备散热的底座电子元件。陶瓷基片因具有强度高、绝缘性能好、介电常数较小、高频特性好、热膨胀系数小、热导率高等优点，而使其被广泛用于航空、航天和军事工程的产品封装。目前开发的陶瓷基片材料主要有Al₂O₃、SiC、AlN、Si₃N₄和BeO等。相比其他材料，Al₂O₃具有原料来源丰富、价格低廉、强度高、硬度高、尺寸精度高，与金属附着性良好等优点，而被广泛应用于电子工业，但导热系数和断裂韧性较低也限制了其进一步应用。通过增加基片中Al₂O₃的含量会提高其断裂韧性和导热系数，但效果不明显，还会导致基片的烧成温度增加和生产成本提高。

有文献报道，可通过添加3Y-ZrO₂来显著提高Al₂O₃陶瓷的断裂韧性(如中国专利申请CN202010972402.3；隋育栋，氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷制备工艺的研究进展科技创新与应用，2020,13期；曾峰，方海亮，王连军，江莞.氧化锆增韧氧化铝陶瓷的性能研究，广东化工，2018年4期等)，但也会导致陶瓷的烧结温度升高，同时热膨胀系数增加；也有中国专利申请CN202011132985.5报道，可通过添加CeO₂来提高Al₂O₃陶瓷的断裂韧性及导热系数，但该专利申请并未提供具体的数据，效果无从得知。另外，也有专利报道，可通过添加高导热系数的SiC晶须或颗粒来提高Al₂O₃陶瓷的断裂韧性有很多报道(如CN201910448036.9、CN201811608753.5)，取得了显著的效果，但上述材料均需要惰性气氛或真空中烧结，显著增加了生产成本。而且利用SiC添加来提高氧化铝陶瓷导热系数的文献少见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种氧化铝陶瓷材料的制备方法，以获得导热性能好且力学性能优异的氧化铝陶瓷材料；本发明的目的之二在于提供一种氧化铝陶瓷基片。

本发明采用的技术方案如下：

一种氧化铝陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将微米级碳化硅粉末(μm-SiC)和微米级氧化铝粉末(μm-Al₂O₃)按0.1-50:30-90的质量比混合，球磨，获得浆料A；

其中，所述微米级碳化硅粉末的平均粒径大于微米级氧化铝粉末的平均粒径；

S2、以S1获得的浆料A为原料，造粒，干燥，获得粉料A；

S3、将S2获得的粉料A于500-1000℃条件下煅烧0.5-8h后，冷却，获得粉料B；可选的，随炉冷却；