[发明专利]一种台阶结构高温共烧陶瓷的烧结方法

说明书

本发明涉及一种台阶结构高温共烧陶瓷的烧结方法，包括以下步骤：1）生瓷件和生瓷垫片的制备：使用生瓷带和金属化浆料按照多层陶瓷生产工艺制作台阶结构生瓷件和镂空生瓷垫片；2）生瓷件和镂空生瓷垫片的的排版：将大尺寸生瓷件的台阶面放置在镂空生瓷垫片的腔体上，然后一起放在承烧板上；3）排胶：将所述放有生瓷件和生瓷垫片的承烧板放入排胶炉中排胶；4）烧结：将排胶后放的、有生瓷件和生瓷垫片的承烧板放入高温烧结炉中烧结。优点：1）有效防止瓷件烧结过程中台阶边缘瓷件的变形翘曲，可应用于包含台阶结构瓷件基板及外壳等领域。2）所得共烧陶瓷平整度小于0.02μm/mm，性能满足电子陶瓷的使用要求。

技术领域

本发明是一种台阶结构高温共烧陶瓷的烧结方法，属于电子陶瓷技术领域。

背景技术

高温共烧陶瓷（HTCC）常用的材料体系有氧化铝和氮化铝陶瓷体系。氧化铝高温共烧陶瓷的主要优点是绝缘好、机械强度高、耐腐蚀及高频特性好等，氮化铝的优点是热导率高、电性能好。高温共烧陶瓷主要应用于高可靠、气密器件封装及MCM基板和外壳等领域。高温共烧陶瓷烧结温度较高，一般在1500℃～1850℃，因此与之共烧的金属浆料必须耐高温，一般采用金属钨用作共烧陶瓷的金属化浆料。

高温共烧烧结由于有金属化钨，必须在还原性气氛下烧结，防止金属高温氧化，另外氧化铝陶瓷的共烧还需要一定的氧化气氛实现陶瓷与金属化的共烧，一般共烧的气氛采用加湿的还原性气氛，并控制在一定的露点范围；氮化铝陶瓷由于高温下与水发生反应，因此必须在低露点的氢气或氮氢混合气体下烧结，实验条件较为严格。

对于台阶结构陶瓷件，通常结构正面为腔体结构，背面为孤立的凸台台阶，这类瓷件烧结时如果腔体向上，背面由于台阶周围生瓷悬空，在重力作用下烧结后瓷件的边缘会产生明显翘曲不平，影响瓷件后续的使用；如果背面台阶向上烧结，则在腔体内容易产生翘曲，同样会影响瓷件使用。

发明内容

本发明提出的是一种台阶结构高温共烧陶瓷的烧结方法，其目的在于针对现有高温共烧陶瓷技术中存在的台阶结构瓷件烧结后翘曲缺陷，提出使用与台阶结构陶瓷件相同收缩率的镂空生瓷垫片，烧结前放置在生瓷件的背面台阶处，再进行排胶和烧结的烧结方法，以避免瓷件烧结过程的翘曲变形。

本发明的技术解决方案：一种台阶结构高温共烧陶瓷的烧结方法，包括以下步骤：

（1）台阶结构生瓷件和镂空生瓷垫片的制备：使用生瓷带和金属化浆料按照多层陶瓷生产工艺制作台阶结构生瓷件和镂空生瓷垫片；

（2）台阶结构生瓷件和镂空生瓷垫片的的排版：将台阶结构生瓷件的背面台阶嵌入在镂空生瓷垫片的腔体，然后一起平放在承烧板上；

（3）排胶：将所述放有生瓷件和镂空生瓷垫片的承烧板放入排胶炉中排胶；

（4）烧结：将排胶后放有台阶结构生瓷件和镂空生瓷垫片的承烧板放入高温烧结炉中烧结。

所述步骤（1）生瓷件和生瓷垫片的制备，包括以下工艺步骤：

1）配置生瓷浆料、流延生瓷片；

2）生瓷片印刷金属化浆料；

3）将生瓷片开腔形成台阶、镂空结构；

4）生瓷片叠片层压形成多层瓷片；

5）多层生瓷片切割形成成台阶结构生瓷件和镂空生瓷垫片。

所述步骤1）配置生瓷浆料、流延生瓷片中，生瓷浆料组成包括陶瓷粉、助烧剂、粘结剂和增塑剂，其中陶瓷粉的重量比为75%~80%，助烧剂的重量比为2%~5%，粘结剂的重量比为2%~5%，溶剂的重量比为8%~15%，增塑剂的重量比为0.5%~1.5%。

所述步骤2）生瓷片印刷金属化浆料中，金属化浆料组成包括钨粉、陶瓷粉、粘结剂和溶剂，其中钨粉的重量比为85%~90%，陶瓷粉的重量比为2%~5%，粘结剂的重量比为2%~5%，溶剂的重量比为5%~10%。