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专利名称：用于高平整度陶瓷基片的成型方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210849562.8

专利申请（专利权）人：宜宾红星电子有限公司
权利人地址：四川省宜宾市叙州区城北新区仁友路1号

专利发明（设计）人：魏霞,尚华,任鹏道,王刚,万融,刘豪

专利摘要：本发明公开了一种成型方法，尤其是公开了一种用于高平整度陶瓷基片的成型方法，属于电子功能陶瓷生产工艺技术领域。提供一种能有效提高成品陶瓷基片平整度的用于高平整度陶瓷基片的成型方法。所述的成型方法至少包括干法制备造粒料、干压预成型、等静压预处理、等静压成型以及一次性烧结几个步骤，其中，在等静压成型时采用直线升压和阶梯式泄压的方式成型，最大压力值为200～220MPa并保压6～10分钟。

主权利要求：
1.用于高平整度陶瓷基片的成型方法，其特征在于：所述的成型方法至少包括干法制备造粒料、干压预成型、等静压预处理、等静压成型以及一次性烧结几个步骤，其中，在等静压成型时采用直线升压和阶梯式泄压的方式成型，最大压力值为200～
220MPa并保压6～10分钟，
在对干压预成型的陶瓷型基片进行等静压预处理时，以10mm～15mm厚的基板为载体，使基板下方紧贴海绵泡沫板，在基板上方贴一层隔离膜，然后将预压成型的陶瓷基片放置于隔离膜上，最后用真空膜包裹住整个泡沫板、基板和陶瓷基片使其成为基板+陶瓷基片的整体板，再进行等静压预处理，基板载体为金属板；金属板厚度为10～15mm；金属板棱角做倒圆角处理，棱边做封边处理；金属板粗糙度为0.3～0.6μm；金属板平整度为±0.2mm，待用真空膜包裹住整个泡沫板、基板和陶瓷基片使其成为基板+陶瓷基片的整体板后，还需要抽真空处理至陶瓷基片、金属板和泡沫板之间不发生相对移动止，在等静压成型时的阶梯式泄压包括以下步骤，先按10MPa/min的泄压速率泄压到
150MPa保压3～5分钟；再按20MPa/min的泄压速率泄压到90MPa保压3～5分钟；再按20MPa/min的泄压速率泄压至45MPa，保压5～10分钟；最后从45MPa开始自然卸压。
2.根据权利要求1所述的用于高平整度陶瓷基片的成型方法，其特征在于：在等静压成型时，其升压速率为20MPa/min。
3.根据权利要求1或2所述的用于高平整度陶瓷基片的成型方法，其特征在于：所述的陶瓷基片为氧化铍陶瓷基片、氧化铝陶瓷基片或氮化铝陶瓷基片。
4.根据权利要求3所述的用于高平整度陶瓷基片的成型方法，其特征在于：在干法制备造粒料时，根据配方采用喷雾造粒的方式分别制备氧化铍造粒料、氧化铝造粒料或氮化铝造粒料，其中制成的各类造粒料的粒径为80～120μm，含水率为0.08％～0.1％。
5.根据权利要求4所述的用于高平整度陶瓷基片的成型方法，其特征在于：将制备的造3
粒料通过干压预成型为预成陶瓷型基片时的干压压力按1～2T/cm控制。
6.根据权利要求5所述的用于高平整度陶瓷基片的成型方法，其特征在于：通过干压预成型工序制成的预成型陶瓷基片的厚度的一致性控制在±0.05mm，预成型陶瓷基片的翘曲度不超过0.4mm。 说明书 : 用于高平整度陶瓷基片的成型方法技术领域[0001] 本发明涉及一种成型方法，尤其是涉及一种用于高平整度陶瓷基片的成型方法，属于电子功能陶瓷生产工艺技术领域。背景技术[0002] 在陶瓷生产领域中，成型工序是陶瓷制备的一个关键工序。具有高平整度的陶瓷基片能保证在陶瓷基片上印刷、溅射电路厚度的一致性和均匀性，能最大程度发挥陶瓷和金属封装后的优异特性。综合国际环境的变化及我国国防现代化和产业转型的要求，陶瓷基片应用呈大幅增加的趋势，这对陶瓷基片自身的平整度工艺提出了更高的要求。[0003] 目前，控制陶瓷基片平整度主要通过烧结时整平又叫复平工艺实现。翘曲度严重的生坯采用复平的方式来改善翘曲度虽然工艺较为成熟，但也存在如复平效果不理想、工序费时费力、能耗大等缺点。发明内容[0004] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种能有效提高成品陶瓷基片平整度的用于高平整度陶瓷基片的成型方法。[0005] 为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于高平整度陶瓷基片的成型方法，所述的成型方法至少包括干法制备造粒料、干压预成型、等静压预处理、等静压成型以及一次性烧结几个步骤，[0006] 其中，在等静压成型时采用直线升压和阶梯式泄压的方式成型，最大压力值为200～220MPa并保压6～10分钟。[0007] 进一步的是，在等静压成型时，其升压速率为20MPa/min。[0008] 上述方案的优选方式是，在等静压成型时的阶梯式泄压包括以下步骤，先按10MPa/min的泄压速率泄压到150MPa保压3～5分钟；再按20MPa/min的泄压速率泄压到90MPa保压3～5分钟；再按20MPa/min的泄压速率泄压至45MPa，保压5～10分钟；最后从45MPa开始自然卸压。[0009] 进一步的是，所述的陶瓷基片为氧化铍陶瓷基片、氧化铝陶瓷基片或氮化铝陶瓷基片。[0010] 上述方案的优选方式是，在干法制备造粒料时，根据配方采用喷雾造粒的方式分别制备氧化铍造粒料、氧化铝造粒料或氮化铝造粒料，[0011] 其中制成的各类造粒料的粒径为80～120μm，含水率为0.08％～0.1％。[0012] 进一步的是，将制备的造粒料通过干压预成型为预成陶瓷型基片时的干压压力按31～2T/cm控制。[0013] 上述方案的优选方式是，通过干压预成型工序制成的预成型陶瓷基片的厚度的一致性控制在±0.05mm，预成型陶瓷基片的翘曲度不超过0.4mm。[0014] 进一步的是，在对干压预成型的陶瓷型基片进行等静压预处理时，以10mm～15mm厚的基板为载体，使基板下方紧贴海绵泡沫板，在基板上方贴一层隔离膜，然后将预压成型的陶瓷基片放置于隔离膜上，最后用真空膜包裹住整个泡沫板、基板和陶瓷基片使其成为基板+陶瓷基片的整体板，再进行等静压预处理。[0015] 上述方案的优选方式是，所述的基板载体为金属板；金属板厚度为10～15mm；金属板棱角做倒圆角处理，棱边做封边处理；金属板粗糙度为0.3～0.6μm；金属板平整度为±0.2mm。[0016] 进一步的是，待用真空膜包裹住整个泡沫板、基板和陶瓷基片使其成为基板+陶瓷基片的整体板后，还需要抽真空处理至陶瓷基片、金属板和泡沫板之间不发生相对移动为止。[0017] 本发明的有益效果是：本申请提供的技术方案通过设置至少包括干法制备造粒料、干压预成型、等静压预处理、等静压成型以及一次性烧结的几个步骤来制备所述的陶瓷基片，并在等静压成型时采用直线升压和阶梯式泄压的方式成型，最大压力值为200～220MPa并保压6～10分钟。这样，由于本申请不管是造粒料还是预成型均采用干法制备以及干压预成型，然后再在一次性烧结前先后依次进行等静压预处理以及最终的等静压成型，从而可以显著减小从原材料到预成型过程中的含水量，进而减小收水的变形，同时再辅以等静压预处理以及等静压成型，以获得高平整度的生坯，最后再一次性烧结成型，进而达到有效提高成品陶瓷片平整度的目的。具体实施方式[0018] 为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供的一种能有效提高成品陶瓷基片平整度的用于高平整度陶瓷基片的成型方法。所述的成型方法至少包括干法制备造粒料、干压预成型、等静压预处理、等静压成型以及一次性烧结几个步骤，[0019] 其中，在等静压成型时采用直线升压和阶梯式泄压的方式成型，最大压力值为200～220MPa并保压6～10分钟。本申请提供的技术方案通过设置至少包括干法制备造粒料、干压预成型、等静压预处理、等静压成型以及一次性烧结的几个步骤来制备所述的，并在等静压成型时采用直线升压和阶梯式泄压的方式成型，最大压力值为200～220MPa并保压6～10分钟。这样，由于本申请不管是造粒料还是预成型均采用干法制备以及干压预成型，然后再在一次性烧结前先后依次进行等静压预处理以及最终的等静压成型，从而可以显著减小从原材料到预成型过程中的含水量，进而减小收水的变形，同时再辅以等静压预处理以及等静压成型，以获得高平整度的生坯，最后再一次性烧结成型，进而达到有效提高成品陶瓷片平整度的目的。[0020] 上述实施方式中，结合本申请所述的陶瓷基片多为氧化铍陶瓷基片、氧化铝陶瓷基片或氮化铝陶瓷基片。为了最大限度的提高生坯的平整度，需要在各道工序中进行相应的控制，即在等静压成型时，其升压速率为20MPa/min；并在等静压成型时的阶梯式泄压包括以下步骤，先按10MPa/min的泄压速率泄压到150MPa保压3～5分钟；再按20MPa/min的泄压速率泄压到90MPa保压3～5分钟；再按20MPa/min的泄压速率泄压至45MPa，保压5～10分钟；最后从45MPa开始自然卸压。相应的，在干法制备造粒料时，根据配方采用喷雾造粒的方式分别制备氧化铍造粒料、氧化铝造粒料或氮化铝造粒料，其中制成的各类造粒料的粒径为80～120μm，含水率为0.08％～0.1％。将制备的造粒料通过干压预成型为预成陶瓷型基3片时的干压压力按1～2T/cm控制。[0021] 进一步的，在对干压预成型的陶瓷型基片进行等静压预处理时，以10mm～15mm厚的基板为载体，使基板下方紧贴海绵泡沫板，在基板上方贴一层隔离膜，然后将压预成型的陶瓷基片放置于隔离膜上，最后用真空膜包裹住整个泡沫板、基板和陶瓷基片使其成为基板+陶瓷基片的整体板，再进行等静压处理。此时，所述的基板载体为金属板；金属板厚度为10～15mm；金属板棱角做倒圆角处理，棱边做封边处理；金属板粗糙度为0.3～0.6μm；金属板平整度为±0.2mm。待用真空膜包裹住整个泡沫板、基板和陶瓷基片使其成为基板+陶瓷基片的整体板后，还需要抽真空处理至陶瓷基片、金属板和泡沫板之间不发生相对移动为止。通过干压预成型工序制成的预成型陶瓷基片的厚度的一致性控制在±0.05mm，预成型陶瓷基片的翘曲度不超过0.4mm。[0022] 综上所述，采用本申请提供的成型方法制备陶瓷基片还具有以下优点，[0023] 1、本发明提供的陶瓷基片生坯具有高平整度，且烧结后的陶瓷基片的平整度均控制在±0.05mm范围内，这与原工艺烧结后基片翘曲度大且复平后只能改善翘曲度相比，能直接从生坯源头控制平整度。采用金属板为载板的等静压成型方式在修复干压后基片边角裂纹、边刺的同时使基片内粉料颗粒间隙减。诓拷峁骨饔谝恢。采用阶梯式泄压的泄压方式可以逐步释放基片内部的应力而不使基体内部产生微裂纹。此外一次烧成的产品较复平而言不会造成晶粒异常长大的现象。[0024] 2、采用本发明成型方法不仅能实现基片产品的大批量生产，有效提高企业的生产效率而且还能大幅提升陶瓷基片产品的质量和合格率，保证后续封装器件的质量，为电子器件的发展提供保障。并且本发明不再需要额外的复平工序，直接减少人工成本、设备成本、及能耗成本，这能为企业提高利润和高价格上的优势。[0025] 具体实施例[0026] 本发明专利提供了一种高平整度陶瓷基片等静压成型方法，该方法包括以下步骤：[0027] A、干法制备造粒料：[0028] 按照配方，采用喷雾造粒的方式制备造粒料；[0029] B、干压预成型：[0030] 将制备的造粒料干压预成型为预成陶瓷型基片，干压压力为1～2T/cm3；[0031] C、等静压预处理：[0032] 以10mm～15mm的基板为载体，在基板下方紧贴海绵泡沫板，基板上方贴一层隔离膜，隔离膜上放置干压预成型的陶瓷基片，最后用真空膜包裹住整个泡沫板、基板和陶瓷基片使其成为基板+陶瓷基片的整体板；[0033] D、等静压：[0034] 将上述处理后的整体板放置在等静压模具中，采用直线升压和阶梯式泄压的方式200～220MPa，保压6～10分钟。泄压后取出整体板，剥离真空膜，取出陶瓷基片，此时的陶瓷基片为最终成型完成的成型基片；[0035] 其中，上述的高平整度陶瓷基片等静压成型方法，所述的陶瓷基片包括但不限于氧化铍、氧化铝、氮化铝陶瓷基片。[0036] 其中，上述的高平整度陶瓷基片等静压成型方法方法，步骤A中，所述的喷雾造粒料粒径为80～120μm，含水率为0.08％～0.1％。[0037] 其中，上述的高平整度陶瓷基片等静压成型方法方法，步骤B中，所述的预成型陶瓷基片厚度一致性控制在±0.05mm，陶瓷基片翘曲度为0.4mm。[0038] 其中，上述的高平整度陶瓷基片等静压成型方法方法，步骤C中，所述的基板载体为金属板；金属板厚度为10～12mm，使其能承受250MPa以上的压强而不变形；金属板棱角做倒圆角处理，棱边做封边处理；金属板粗糙度为0.3～0.6μm；金属板平整度为±0.2mm。[0039] 其中，上述的高平整度陶瓷基片等静压成型方法方法，步骤C中，整体板需要进行抽真空处理至基片、金属板和泡沫板之间不发生相对移动。[0040] 其中，上述的高平整度陶瓷基片等静压成型方法方法，步骤D中，等静压的升压速率为20MPa/min。[0041] 其中，上述的高平整度陶瓷基片等静压成型方法方法，步骤D中，等静压的阶梯式泄压步骤为10MPa/min泄压到150MPa，保压3～5分钟；再20MPa/min泄压到90MPa保压3～5分钟；再20MPa/min泄压至45MPa，保压5～10分钟：再从45MPa自然卸压。

专利地区：四川

专利申请日期：2022-07-19

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN115179395B