【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及陶瓷加工，尤其涉及一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法。
技術(shù)介紹
1、氮化鋁陶瓷材料由于其優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，目前已逐步替代氧化鋁應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片制程設(shè)備中，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且對其尺寸大小也提出了更高的要求，然而目前大尺寸(直徑大于600mm)氮化鋁陶瓷材料脫脂和燒結(jié)均存在技術(shù)瓶頸。
2、例如公開號“cn117069510a”，公開了“一種可加工氮化鋁陶瓷的制備方法”，通過將鋁材原料球磨、過篩，與粘合劑混合，造粒，再干壓成型，脫脂處理，再熱壓燒結(jié)，得到氮化鋁基材，將氮化鋁基材進行造孔處理，然后置于含硼水溶液中浸漬，高溫保溫，得到本專利技術(shù)的可加工氮化鋁陶瓷。在實際應(yīng)用中，這類加工方法在制作大尺寸氮化鋁陶瓷的過程中，會存在粘結(jié)劑脫脂難以充分排出的問題，導(dǎo)致脫脂后材料較脆，影響后續(xù)搬用、加工、使用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對
技術(shù)介紹
中提到的現(xiàn)有技術(shù)存在大尺寸氮化鋁制造時，脫脂過程粘結(jié)劑無法充分排出的問題，本專利技術(shù)提供了一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，能夠提高脫脂過程中粘結(jié)劑的排出效率，提高氮化鋁陶瓷的成品質(zhì)量，適用于大尺寸的氮化鋁陶瓷加工。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案。
3、一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，包括有以下步驟：
4、s1、取氮化鋁造粒粉末加壓冷等靜壓成型，得到氮化鋁陶瓷胚體；
5、s2、取氧化鋁造粒粉末加壓冷等靜壓成型，得到氧化鋁陶瓷胚體；
6、s3、將步驟s2中的氧化鋁陶瓷胚體進行燒結(jié)，得到氧
7、s4、在氧化鋁燒結(jié)體上加工處交錯的流膠槽；
8、s5、將氮化鋁陶瓷胚體放置在氧化鋁燒結(jié)體加工有流膠槽一面，放置到脫脂爐中進行脫脂。在本申請中，針對于大尺寸的氮化鋁陶瓷的加工方法，目前的現(xiàn)有技術(shù)中直接將氮化鋁陶瓷胚體直接放置在氧化鋁燒結(jié)體墊片上，由于尺寸較大，整體厚度也會較大，脫脂過程中由于氮化鋁陶瓷與氧化鋁燒結(jié)體之間由于抵接面直接貼合，因此會導(dǎo)致氮化鋁陶瓷胚體靠近氧化鋁燒結(jié)體的一側(cè)難以排出粘結(jié)劑，從而導(dǎo)致粘結(jié)劑排出不充分、不均勻，影響氮化鋁陶瓷的成品質(zhì)量，本申請中由于在氧化鋁燒結(jié)體上加工出流膠槽，將氮化鋁陶瓷胚體放置在其上之后，氮化鋁陶瓷胚體的下表面上有充足的預(yù)留空間，通過此預(yù)留空間，能夠很好地與脫脂爐中的環(huán)境進行反應(yīng)，能夠?qū)⒄辰Y(jié)劑排出，并且氧化鋁材質(zhì)擁有較好的抗熱性以及穩(wěn)定性，在與氮化鋁陶瓷胚體一起放置到脫脂爐之前，將氧化鋁陶瓷胚體燒結(jié)成氧化鋁燒結(jié)體，使得結(jié)構(gòu)更加緊實，同時由于設(shè)置了流膠槽，從而使得氮化鋁陶瓷胚體的下表面并不是完全貼合氧化鋁燒結(jié)體，便于拿取。
9、作為優(yōu)選，在步驟s5之后，還包括有步驟s6：將脫脂好的氮化鋁陶瓷胚體放置在燒結(jié)治具上，一同放置在燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，得到氮化鋁陶瓷成品。在步驟s5之后，氮化鋁陶瓷胚體進行了脫脂操作，隨后在步驟s6中進行燒結(jié)，其中在燒結(jié)過程中需要不斷通入n2作為保護氣體，以0.3℃/min～1.0℃/min升溫速率升溫至1800℃～1850℃，保溫12h～18h得到直徑605～615mm、厚度29～33mm的大尺寸氮化鋁陶瓷。
10、作為優(yōu)選，在步驟s1中，成型時在最高壓力狀態(tài)保持1.5min-2.5min。在最高壓狀態(tài)下保持1.5min-2.5min，能夠使得氮化鋁陶瓷胚體能夠獲得更加致密。
11、作為優(yōu)選，在步驟s4中，對加工好的流膠槽進行拋光處理；在步驟s5中，在放置氮化鋁陶瓷胚體之間，在氧化鋁燒結(jié)體上撒潤滑粉。將流膠槽做拋光處理，并且在氧化鋁燒結(jié)體上撒潤滑粉，能夠降低摩擦，在取放氮化鋁陶瓷胚體的過程中，能夠減少摩擦損耗，尤其是大尺寸的氮化鋁陶瓷胚體的重量較大，在取放過程中一般會貼合氧化鋁燒結(jié)體進行移動，通過此方案能夠保證氮化鋁陶瓷胚體的完整性，其中潤滑粉優(yōu)選地使用氮化硼粉，氮化硼粉為良好的球形團聚體，粒徑在100～120μm，具有良好的潤滑性和高熱性能。
12、作為優(yōu)選，在步驟s5中，以0.05～0.2℃/min的升溫速率升溫至480～530℃保溫18～30h。通過此脫脂曲線，能夠獲得更好的脫脂質(zhì)量，克服了材料底部脫脂不充分、易開裂的風(fēng)險。
13、作為優(yōu)選，所述氮化硼板包括有若干個，所述石墨板覆蓋所有的氮化硼板，所述石墨板和氮化硼板之間連接有氮化硼連接件。在本申請中，在脫脂之后需要進行燒結(jié)，燒結(jié)則需要用到燒結(jié)治具，而由于加工工藝的局限，在目前的生產(chǎn)技術(shù)下，無法達到大面積的氮化硼板的加工，目前現(xiàn)有的制造技術(shù)最高只能夠進行400mm左右尺寸的加工，而氮化鋁陶瓷胚體在燒結(jié)前的尺寸會更大，以成品為605～615mm的氮化鋁陶瓷來說，器氮化鋁陶瓷胚體的尺寸在730～740mm，目前的氮化硼板的加工工藝遠遠無法達到大尺寸燒結(jié)要求，因此本申請中選用氮化硼板夾石墨板的組合方式進行燒結(jié)，石墨板擁有良好的耐熱性，與燒結(jié)爐材質(zhì)相同，在石墨板與氮化鋁陶瓷胚體之間放置氮化硼板，氮化硼板與石墨板連接，并且通過氮化硼連接件進行連接，一般選用氮化硼材料制成螺釘進行連接，因為氮化硼耐熱穩(wěn)定性好，且不會對氮化鋁產(chǎn)品造成影響。
14、作為優(yōu)選，所述氮化硼板設(shè)置有四個，所述氮化硼板包括有一號對角板和二號對角板，所述二號對角板上設(shè)置有卡合缺口，所述卡合缺口與一號對角板靠近二號對角板一側(cè)的邊角卡合連接。通過設(shè)置卡合缺口與邊角進行卡合連接，從而能夠保證在連接過程中沒有縫隙，若采用四塊尺寸完全相同的氮化硼板進行拼接，現(xiàn)有的工藝無法實現(xiàn)緊密連接不留縫隙，會在燒結(jié)過程中影響氮化鋁陶瓷的成品質(zhì)量。
15、作為優(yōu)選，在步驟s6中，在在室溫至600℃的燒結(jié)過程中，燒結(jié)爐中保持振動度在1pa以下，在600℃以上通入氮氣作為保護氣體。室溫至600℃升溫過程真空燒結(jié)，保證爐內(nèi)的真空度在1pa以下，從而保證爐內(nèi)不存在氧氣和其他雜質(zhì)，其中600℃以上開始通入氮氣，優(yōu)選地氮氣流量設(shè)置為10nl/min。
16、在步驟s4中，在氧化鋁燒結(jié)體上加工出若干臺階通孔，所述臺階通孔上連接有支撐塊，所述支撐塊下方連接有滑動塊，所述滑動塊向下延伸出臺階通孔，當滑動塊底面與氧化鋁燒結(jié)體底面齊平時，各個所述支撐塊和滑動塊之間形成流膠槽。滑動塊與支撐塊為一體成型，優(yōu)選地也采用氧化鋁材料，其中滑動塊、支撐塊的形狀與臺階通孔相適配，但滑動塊向下延伸出部分，即當懸空抬起氧化鋁燒結(jié)體時，支撐塊上表面與氧化鋁燒結(jié)體上表面齊平，當氧化鋁燒結(jié)塊與地面抵接時，滑動塊下表面與氧化鋁燒結(jié)塊下表面齊平，實現(xiàn)升降，在取走氮化鋁陶瓷胚體時，氧化鋁燒結(jié)體放置在地面上，滑動塊相對升起，即氮化鋁陶瓷胚體只與支撐塊接觸，大大減小摩擦力以及摩擦損耗，支撐塊與滑動塊對應(yīng)臺階通孔形狀，使支撐塊能夠被限位，放置掉落，在脫脂過程中，支撐塊與滑動塊同樣升起，從而形成流膠槽，并且流膠槽也呈階梯狀，在保證支撐塊有足夠的支撐面積的同時，滑動塊之間的間隙更大，增大了脫脂時的流通空間，保證充分脫脂，而在氧化鋁燒結(jié)體與氮化鋁陶瓷胚體同步移動過程中，由于氧化鋁燒結(jié)體處于懸空狀態(tài)，因此支撐塊與氧化鋁燒結(jié)體上表面齊本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，其特征在于，包括有以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，其特征在于，在步驟S5之后，還包括有步驟S6：將脫脂好的氮化鋁陶瓷胚體(1)放置在燒結(jié)治具上，一同放置在燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，得到氮化鋁陶瓷成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，其特征在于，在步驟S1中，成型時在最高壓力狀態(tài)保持1.5min-2.5min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，其特征在于，在步驟S4中，對加工好的流膠槽(3)進行拋光處理；在步驟S5中，在放置氮化鋁陶瓷胚體(1)之間，在氧化鋁燒結(jié)體(2)上撒潤滑粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，其特征在于，在步驟S5中，以0.05～0.2℃/min的升溫速率升溫至480～530℃保溫18～30h。
6.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，其特征在于，所述燒結(jié)治具包括有氮化硼板(4)和石墨板(5)，所述氮化硼板(4)包括有若干個，所述石墨板(5)覆蓋所有的氮化硼板(4)，所述石墨
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，其特征在于，所述氮化硼板(4)包括有一號對角板(41)和二號對角板(42)，所述二號對角板(42)上設(shè)置有卡合缺口，所述卡合缺口與一號對角(41)板靠近二號對角板(42)一側(cè)的邊角卡合連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，其特征在于，在步驟S6中，在在室溫至600℃的燒結(jié)過程中，燒結(jié)爐中保持振動度在1Pa以下，在600℃以上通入氮氣作為保護氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項所述的一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，其特征在于，在步驟S4中，在氧化鋁燒結(jié)體(2)上加工出若干臺階通孔(21)，所述臺階通孔(21)上連接有支撐塊(71)，所述支撐塊(71)下方連接有滑動塊(72)，所述滑動塊(72)向下延伸出臺階通孔(21)，當滑動塊(72)底面與氧化鋁燒結(jié)體(2)底面齊平時，各個所述支撐塊(71)和滑動塊(72)之間形成流膠槽(3)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，其特征在于，僅對支撐塊(71)進行拋光并撒上潤滑粉，并對氧化鋁燒結(jié)體(2)的上表面進行磨砂增加表面粗糙度。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，其特征在于，包括有以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，其特征在于，在步驟s5之后，還包括有步驟s6：將脫脂好的氮化鋁陶瓷胚體(1)放置在燒結(jié)治具上，一同放置在燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，得到氮化鋁陶瓷成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，其特征在于，在步驟s1中，成型時在最高壓力狀態(tài)保持1.5min-2.5min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，其特征在于，在步驟s4中，對加工好的流膠槽(3)進行拋光處理；在步驟s5中，在放置氮化鋁陶瓷胚體(1)之間，在氧化鋁燒結(jié)體(2)上撒潤滑粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，其特征在于，在步驟s5中，以0.05～0.2℃/min的升溫速率升溫至480～530℃保溫18～30h。
6.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種氮化鋁陶瓷的燒結(jié)方法，其特征在于，所述燒結(jié)治具包括有氮化硼板(4)和石墨板(5)，所述氮化硼板(4)包括有若干個，所述石墨板(5)覆蓋所有的氮化硼板(4)，所述石墨板(5)和氮化硼板(4)之間連接有氮化硼連...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：許經(jīng)東，馬玉琦，
申請(專利權(quán))人：杭州大和江東新材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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