[发明专利]一种高强韧氧化铝陶瓷材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高强韧氧化铝陶瓷材料及其制备方法和应用，涉及氧化铝陶瓷技术领域。所述氧化铝陶瓷材料由复合粉体制备得到，其中，以质量分数计，所述复合粉体包括：Al₂O₃ 40‑89.9％、SiO₂0.1‑10％、稀土氧化物10‑50％。通过将大量稀土氧化物，SiO₂和Al₂O₃混合，烧结过程中生成Ln₄Al₂O₉或LnAl O₃(Ln为La、Ce、Y、Sc、Eu、Nd、Sm、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm)抑制晶粒长，同时S iO₂的加入填补了在烧结过程中形成的气孔，有效提高氧化铝的力学性能。本发明实施例提出的氧化铝陶瓷材料的断裂韧性不低于7MPa·m^1/2，弯曲强度不低于600MPa。满足对导热要求较低但负载高的电子器件对氧化铝基板高负载承载力的要求。

技术领域

本发明涉及氧化铝陶瓷技术领域，尤其涉及一种高强韧氧化铝陶瓷材料及其制备方法和应用。

背景技术

基板作为电子元器件的重要组成部分，承担着各类电子元器件散热、绝缘保护、结构封装支撑的核心维护作用。氧化铝基板具有原材料丰富，强度、硬度、化学稳定性和耐热冲击性能高，绝缘性和与金属附着性良好的特点，是目前电子行业中综合性能较好、应用最成熟的陶瓷材料，占电子元器件陶瓷基板总量的90％。

目前，电子产品向小型化、便携化、多功能化方向发展已成为趋势，随着电子元器件越做越小，基板的相对负载也越来越大。然而，氧化铝自身强度不高，通常弯曲强度为280-350MPa，因此为满足当今电子产品发展趋势，如何提升氧化铝封装构件的安全性与可靠性，延长氧化铝封装元器件的使用寿命，提高氧化铝基板强度成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在解决现有氧化铝陶瓷强度低的问题。

为了解决上述问题，本发明提出以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提出一种高强韧氧化铝陶瓷材料，所述氧化铝陶瓷材料由复合粉体制备得到，其中，以质量分数计，所述复合粉体包括：Al₂O₃40-89.9％、SiO₂0.1-10％、稀土氧化物10-50％。

其进一步的技术方案为，稀土氧化物为La₂O₃、CeO₂、Y₂O₃、Sc₂O₃、Eu₂O₃、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Pr₂O₃、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃、Tb₄O₇、Dy₂O₃、Ho₂O₃、Er₂O₃以及Tm₂O₃中的至少一种。

第一方面，本发明实施例提供第一方面所述的高强韧氧化铝陶瓷材料的制备方法，包括：

S1，对复合粉体依次进行球磨处理、旋蒸处理以及过筛处理；

S2，依次通过干压成型工艺以及冷等静压工艺将复合粉体制成胚体；

S3，依次通过煅烧工艺以及烧结工艺将胚体制成陶瓷。