专利名称：胶冻切割成型法生产高性能氧化铝系陶瓷基片的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用陶瓷基片材料生产高性能电子基片的生产工艺，特别是一种胶冻切割成型法生产高性能氧化铝系陶瓷基片的生产工艺。
背景技术：
目前研究和生产中采用的陶瓷基片材料有玻璃-玻璃系、结晶化玻璃-陶瓷复合系、单相陶瓷和氧化铝系，其中以氧化铝系的性能价格比最优。
坯片采用的成型方法主要为轧膜法、热压铸法和流延法，现代研究表明它们各有优缺点，分述如下轧膜法就是将配好的料经球磨、烘干处理后得到细粉，加入一定量的粘合剂混合后把料加在碾片机的一对轧辊上加压碾压，直至达到厚度要求，烘干后烧成。此方法有机物加入量大，烧结收缩大，同时由于轧膜方向与非轧膜方向在碾压中受力不一样，造成两方向收缩率相差3％左右，因此，造出的基片孔都呈椭圆形。
热压铸法是将配好的料磨细后，加入粘合剂配成料浆，在一定的温度和压力下注入金属模具，冷却后取出进行排蜡和烧成。此方法最大的缺点是生产周期长，生产成本高，体积密度小，总收缩大造成整体变形严重。
流延法是将基片的陶瓷原料和有机粘合剂的混合液溶入溶剂中，用括刀括成狭长的连续带。将狭带空气干燥去掉溶剂，然后在玻璃带上冲出所要求的基片形状。形成的基片经过预烧，以去掉有机结合剂，最后在高温下焙烧使之烧结。焙烧的结果，线性收缩率达18-25％，这样，不仅基片的尺寸精度难以控制，而且其密度也不均匀。
总之，目前常用的成型方法均存在各项异性严重，体积密度小且分布不均，收缩大的缺点，翘曲严重，造成生产异型和带孔基片困难，耐压性能差。
发明内容
本发明的目的旨在解决上述背景技术之不足，而提供一种利用改进的凝胶注模成型方法，通过切削和加工胶冻状的料棒的方法来制备高性能的氧化铝陶瓷基片的胶冻切割成型法生产高性能氧化铝系陶瓷基片的生产工艺。
实现上述发明目的的技术方案是该胶冻切割成型法生产高性能氧化铝系陶瓷基片的生产工艺步骤是a、以氧化铝系超细料粉为基，将3.5-4.5wt％的有机单体、0.15-0.25wt％的交联剂及2-4wt％的分散剂配制成浓缩液，再加入17-20wt％的水配制成预混液；b、将氧化铝粉加入该预混液中，球磨2小时，待其粘度合适后，加入0.2-0.4wt％的引发剂，球磨10分钟，再加入0.2-0.4wt％的催化剂，球磨10分钟制成符合要求的料浆；c、将上述料浆注入玻璃模具中，在60-70℃下固化成棒状素坯，然后脱模；d、将脱模后的素坯浸入水中3-6小时，使之成为橡胶状材料，进行切片、打孔加工工艺至达到成品的形状和尺寸要求，然后进行干燥、烧结和镀电极工艺过程。
凝胶注模成型工艺是九十年代以来出现的一种新的胶态成型工艺，它将传统陶瓷工艺与聚合物化学有机结合起来，将高分子化学单体聚合的方法灵活的引入到陶瓷成型工艺中，通过制备低粘度高固相体积分数的浓悬浮体，从而获得高密度高强度且均匀性好的坯体。其思路是将低粘度高固相体积分数的浓悬浮体在引发剂、催化剂和胶联剂作用下，使浓悬浮体中的有机单体聚合成三维网状结构，使浓悬浮体原位固化成型，通过水浸使其具有能够切削的加工型能生产出高性能陶瓷基片的材料。
本发明基于上述工艺而改进，首先制备出固体体积分数在55％以上的氧化铝系浓悬浮液，在此基础上进行凝胶注模成型以制成素坯，这种素坯体积密度高且均匀。由于不论是固体状态还是胶冻状态，素坯具有良好的强度和韧性，可进行机械加工，同时由于基片的体积密度均匀，烧成后基片不翘曲，加工的孔洞形状不变，因此是生产耐高压高性能的氧化铝系电子基片的优选方法。
图1为本发明生产工艺流程图。
具体实施例方式以下结合附图及实施例详述本发明。
本发明实施例以1公斤氧化铝超细粉料为基，将40克的有机单体、2克的交联剂及34克分散剂配制成浓缩液，再加入185克的水配制成预混液；将氧化铝超细粉料加入该预混液中，球磨2小时，待其粘度合适后，加入3.4克的引发剂，球磨10分钟，再加入3.4的催化剂，球磨10分钟制成符合要求的料浆；将上述料浆注入玻璃模具中，在65℃下固化成棒状素坯，然后脱模；将脱模后的素坯浸入水中5小时，使之成为橡胶状材料，进行切片、打孔加工工艺至达到成品的形状和尺寸要求，然后进行干燥、烧结和镀电极工艺过程。
本实施例所述生产工艺中，该有机单体为丙烯酰铵；该交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酸胺；该分散剂为浓度10％的PMAA-Na；该引发剂为过硫酸铵；该催化剂为N，N，N’，N’，-四甲基乙二胺。
权利要求
1.一种胶冻切割成型法生产高性能氧化铝系陶瓷基片的生产工艺，该工艺步骤是a、以氧化铝系超细料粉为基，将3.5-4.5wt％的有机单体、0.15-0.25wt％的交联剂及2-4wt％的分散剂配制成浓缩液，再加入17-20wt％的水配制成预混液；b、将氧化铝粉加入该预混液中，球磨2小时，待其粘度合适后，加入0.2-0.4wt％的引发剂，球磨10分钟，再加入0.2-0.4wt％的催化剂，球磨10分钟制成符合要求的料浆；c、将上述料浆注入玻璃模具中，在60-70℃下固化成棒状素坯，然后脱模；d、将脱模后的素坯浸入水中3-6小时，使之成为橡胶状材料，进行切片、打孔加工工艺至达到成品的形状和尺寸要求，然后进行干燥、烧结和镀电极工艺过程。
2.根据权利要求1所述的胶冻切割成型法生产高性能氧化铝系陶瓷基片的生产工艺，其特征在于该有机单体为丙烯酰铵；该交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酸胺；该分散剂为浓度10％的PMAA-Na；该引发剂为过硫酸铵；该催化剂为N，N，N’，N’，-四甲基乙二胺。
全文摘要
本发明涉及一种胶冻切割成型法生产高性能氧化铝系陶瓷基片的生产工艺。它以氧化铝系超细料粉为基料，将3.5－4.5wt％的有机单体、0.15－0.25wt％的交联剂及2－4wt％的分散剂配制成浓缩液，再加入17－20wt％的水配制成预混液；将基料加入该预混液中，球磨2小时，待其粘度合适后，加入0.2－0.4wt％的引发剂，球磨10分钟，再加入0.2－0.4wt％的催化剂，球磨10分钟制成料浆；将料浆注入玻璃模具中，在60－70℃下固化成棒状素坯，然后脱模；将脱模后的素坯浸入水中3－6小时，使之成为橡胶状材料，再进行切片、打孔、干燥、烧结和镀电极。该工艺制成的基片体积密度均匀，烧成后不翘曲，加工的孔洞形状不变，是生产耐高压的高性能氧化铝系电子基片优选方法。
文档编号C04B35/10GK1654417SQ20041003913
公开日2005年8月17日 申请日期2004年2月12日 优先权日2004年2月12日
发明者沈毅 申请人:河北理工学院