黑色氧化铝陶瓷及其制备方法与流程

本申请属于陶瓷材料，具体涉及一种黑色氧化铝陶瓷及其制备方法。

背景技术：

1、黑色氧化铝陶瓷（又名“黑瓷”）是能大幅均匀吸收可见光的着色离子氧化铝陶瓷。其主要成分是氧化铝，由于成分中还包含着色氧化物，所以呈现黑色。着色氧化物可以是氧化铁、氧化钴、氧化锰、氧化铜等的多种混合。氧化铝陶瓷产品外观黑色，主要适用于有半导体集成电路封装的生带，半导体集成电路封装管壳是承载电子元器件及两者集成的模块、组件的包封体。管壳起到机械支撑和环境保护的作用，实现芯片与外部的电、光信号连接，为芯片的提供散热通道和电磁辐射屏蔽。

2、黑色氧化铝陶瓷除了具有氧化铝陶瓷本身的特性—耐高温、耐腐蚀、耐磨损、低介电损耗、电绝缘性之外，还能起到遮光的作用。半导体器件常对光线非常敏感，而黑瓷的遮光性可以满足需求，故被广泛用于半导体行业，如半导体制冷器、集成电路的封装领域。具体应用有黑色氧化铝陶瓷电路基板、封装基座。

3、而传统技术中的黑色氧化铝陶瓷存在抗压强度低、介电损耗值高的问题。

技术实现思路

1、基于此，本申请一实施例提供一种黑色氧化铝陶瓷，该陶瓷具有较高的抗压强度和较低的介电损耗值。

2、本申请一方面提供一种黑色氧化铝陶瓷，其制备原料包括氧化铝与色料，以质量百分数计，所述色料包括5%~15 %的氧化镁、5 %~15 %的氧化钙、5 %~20 %的二氧化硅、20 %~40 %的三氧化二铬、20 %~40 %的三氧化钼、3 %~10 %的二氧化钛以及5 %~10 %的氟化镁。

3、所述色料与所述氧化铝的质量比值为(6~10):(90~94)。

4、本申请另一方面提供一种黑色氧化铝陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

5、取所述的黑色氧化铝陶瓷制备原料，球磨脱泡，制备陶瓷生坯，将所述陶瓷生坯进行片状处理，包被电极浆料，等静压成型后排胶烧结，制备黑色氧化铝陶瓷。

6、在其中一个实施例中，制备陶瓷生坯包括：

7、混合氧化镁、氧化钙、二氧化硅、三氧化二铬、三氧化钼、二氧化钛、氟化镁，进行第一次球磨，过筛，加入氧化铝、粘结剂和球磨溶剂进行第二次球磨，脱泡处理，制备陶瓷生坯。

8、在其中一个实施例中，等静压成型的条件为：压强5.5mpa~6.5mpa，温度大于70℃，排胶烧结的温度为：1400℃~1500℃。

9、在其中一个实施例中，脱泡条件为：动力粘度16000mpa·s~20000mpa·s，温度20℃~30℃。

10、在其中一个实施例中，第一次球磨后的粒径为0.8μm~1.2μm；第二次球磨后的粒径小于0.5μm。

11、在其中一个实施例中，所述粘结剂包括聚碳酸丙烯酯。

12、在其中一个实施例中，所述球磨溶剂包括丙酮和碳酸丙烯酯的混合溶剂。

13、在其中一个实施例中，所述球磨溶剂中丙酮与碳酸丙烯酯的体积比为(2~10):(1~3)。

14、在其中一个实施例中，排胶烧结的气体包括氮气与氢气的混合气体。

15、在其中一个实施例中，氮气在混合气体中的比例小于50%，氢气在混合气体中的比例大于50%。

16、本申请还提供所述的黑色氧化铝陶瓷的制备方法制备得到的黑色氧化铝陶瓷在半导体产业中的应用。

17、本申请提供一种黑色氧化铝陶瓷，其制备原料包括氧化铝与色料；以质量百分数计，色料包括5%~15 %的氧化镁、5 %~15 %的氧化钙、5 %~20 %的二氧化硅、20 %~40 %的三氧化二铬、20 %~40 %的三氧化钼、3 %~10 %的二氧化钛以及5 %~10 %的氟化镁，色料与氧化铝的质量比值为(6~10):(90~94)。本申请通过特定的配比调整设计制备得到的黑色氧化铝陶瓷在抗弯强度可以达到425mpa以上，介电损耗值可以达到5*10-4级别，实验室验证可以达到l:10.15；a：0.46；b：0.27的效果。同时，该黑色氧化铝陶瓷的烧结温度低，在1500℃以下即可实现陶瓷烧结。

技术特征：

1.一种黑色氧化铝陶瓷，其特征在于，其制备原料包括氧化铝与色料；

2.一种黑色氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的黑色氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，制备陶瓷生坯包括：

4.根据权利要求2所述的黑色氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求2所述的黑色氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，脱泡条件为：动力粘度16000mpa·s~20000mpa·s，温度20℃~30℃。

6.根据权利要求3所述的黑色氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求3所述的黑色氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括聚碳酸丙烯酯。

8.根据权利要求3所述的黑色氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述球磨溶剂包括丙酮和碳酸丙烯酯的混合溶剂；

9.根据权利要求2~8任一项所述的黑色氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，排胶烧结的气体包括氮气与氢气的混合气体；

10.权利要求2~9任一项所述的黑色氧化铝陶瓷的制备方法制备得到的黑色氧化铝陶瓷在半导体产业中的应用。

技术总结
本申请属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种黑色氧化铝陶瓷及其制备方法。本申请的黑色氧化铝陶瓷，其制备原料包括氧化铝与色料；以质量百分数计，色料包括5%~15%的氧化镁、5%~15%的氧化钙、5%~20%的二氧化硅、20%~40%的三氧化二铬、20%~40%的三氧化钼、3%~10%的二氧化钛以及5%~10%的氟化镁，色料与氧化铝的质量比值为(6~10):(90~94)。本申请通过特定的配比调整设计制备得到的黑色氧化铝陶瓷烧结温度低，能够在1500℃以下，同时四点抗弯强度可以达到425MPa以上，介电损耗值可以达到1*10‑4级别，实验室验证可以达到L:10~12；a：0~2；b：0~1的效果。

技术研发人员：何岳平,刘锋,吴国亮,覃美佳,曾昭绢,彭朝阳
受保护的技术使用者：东莞信柏结构陶瓷股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17