[发明专利]一种堇青石微晶粉及其制备方法、氧化铝陶瓷基片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种堇青石微晶粉、氧化铝陶瓷基片及其制备方法，包括浆料制备：将微米氧化铝、烧结助剂、介电损耗调节剂、堇青石微晶粉和成型助剂，球磨得到浆料；生坯制备：采用流延法制备生坯片；生坯的排胶及烧结：生坯片排胶后进行烧结，烧结过程的温度范围为650℃到最高温度，最高温度为1000‑1450℃。本发明利用堇青石微晶粉体提高Al₂O₃基片的强度，降低其热膨胀系数和介电常数；利用烧结助剂降低基片的烧结温度；利用介电损耗调节剂降低基片高频下的介电损耗，有效解决了现有技术制备的Al₂O₃基片介电常数和介电损耗较高、热膨胀系数高，抗热冲击性能差的问题，大幅拓宽了Al₂O₃基片的应用范围，工艺简单稳定。

技术领域

本发明涉及氧化铝陶瓷的技术领域，特别是一种堇青石微晶粉及其制备方法、低温烧结的介电常数可调、低介电损耗和热膨胀系数、高强度的氧化铝陶瓷基片及其制备方法。

背景技术

电子技术的发展使得作为电路元件的承载体绝缘基片产业也获得了高速发展。电子元件的高功率化、高密度化、高集成化对基片材料的力学、热学和电学性能提出了越来越高的要求。流延成型是薄片陶瓷材料的一种重要成型工艺，适于成型大型、薄片陶瓷部件，特别易于实现复杂形状和尺寸薄片部件的成型且坯体质量稳定，而这类部件几乎不可能或很难通过压制或挤制成型。现在，流延成型已经成为生产陶瓷基片和电容器的支柱技术，而这两种产品在日益发展的电子陶瓷工业中占很重要的地位。

Al₂O₃陶瓷在强度、耐热、耐热冲击及电绝缘和耐腐蚀等方面具有优异的性能，且原材料充足、价格低廉，被广泛应用于电子工业封装和集成电路中。流延法生产Al₂O₃陶瓷基片一般采用纯度较高Al₂O₃原料，在高温(大于1600℃)下烧结才能形成致密结构，对烧结设备要求高，生产成本高，严重限制其应用。

中国专利(申请号)CN201911361168.4提出一种低温制备高纯Al₂O₃陶瓷基片的方法，将纳米级Al₂O₃粉体与微米级Al₂O₃粉体按一定比例混合，以醇类为溶剂，添加助剂，球磨混合得到浆料，再将浆料流延成型，静置干燥后得到生料带，生料带经裁剪后再进行等静压成型，得到坯片，最后将坯片烧结，得到低温制备高纯Al₂O₃陶瓷基片。所述的烧结温度为1600-1800℃，制得的陶瓷基片密度3.75g·cm^-3、气孔率1.10％，抗弯强度325 MPa。该Al₂O₃陶瓷薄膜基片的烧结温度高，烧结时间长。

中国专利(申请号)CN201910832623.8提出一种超薄Al₂O₃陶瓷基片的制备方法，包括以下步骤：(1)Al₂O₃粉料表面改性；(2)浆料的制备；(3)流延成型；(4)冲压：将步骤 (3)所得的生坯带进行冲压，得到生坯片；(5)排胶：将生坯片放入排胶炉中，在氮气气氛下进行第一次排胶，以0.8-2℃·min^-1升温速率升温至450-550℃·，保温35-60min，然后在空气气氛下进行第二次排胶，以2-5℃·min^-1升温速率升温至180-250℃，保温 80-120min；(5)烧结：将步骤(5)排胶后的生坯片置于烧结炉中烧结12-20h，烧结温度为1550-1600℃。该方法存在粉料表面改性以及2次排胶，制备工艺相对较复杂。