一种氮化硅陶瓷浆料脉冲脱泡装置以及方法与流程

本发明是一种氮化硅陶瓷浆料脉冲脱泡装置以及方法，属于氮化硅陶瓷制备。

背景技术：

1、氮化硅陶瓷是兼具高强度和高导热的最佳半导体绝缘基板材料，广泛应用于功率半导体器件上，氮化硅陶瓷的制备步骤包括制浆、脱泡、成型、排胶、烧结，其中脱泡是工序中关键的一步，低泡陶瓷浆料是制备高性能氮化硅陶瓷的前提；

2、如果陶瓷浆料中的气泡过多，会导致成型坯体气孔较多，轻则产生缺陷，影响陶瓷烧结收缩、微观形成，从而造成陶瓷表面有缺陷、强度、热导等性能下降的情况，重则烧结良品率降低，生产效率低，浪费多，致使生产成本增加；

3、因此对成型前的浆料进行脱泡是十分必要的，目前陶瓷浆料的除泡方法主要有三种：使用消泡剂、慢速搅拌和真空除泡，消泡剂可能会与浆料中的化合物反应影响浆料性能，另外两种除泡方式为了保证脱泡效果，一般要存在长时间工作，会使脱泡效率差。

4、本
技术实现要素：

5、针对现有技术中的问题，本发明提供了一种氮化硅陶瓷浆料脉冲脱泡装置以及方法。

6、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氮化硅陶瓷浆料脉冲脱泡装置，包括机架，所述机架上端安装左高右低倾斜布置的罐体，所述罐体内部设置内筒，且内筒沿着罐体长度方向布置，所述内筒外端设置螺旋加热棒，且螺旋加热棒位于罐体内；

7、所述机架内部底端安装超声波发生器，所述内筒内部底端等距镶嵌多个探头，且探头与超声波发生器电连接，所述机架内部底端设置真空泵，且真空泵位于超声波发生器左侧；

8、所述真空泵的进口连通安装带有控制阀的吸管，所述吸管另一端穿过机架并与罐体左端连通，所述吸管与罐体连通位置位于内筒内侧，所述罐体上端安装左低右高倾斜布置的预处理件，所述罐体左端连通安装带有控制阀的输料管，且输料管位于吸管外侧，所述输送管与罐体连通位置位于内筒内侧，所述输料管另一端与预处理件连通布置。

9、进一步地，所述预处理件包括左低右高倾斜布置的料罐，所述料罐位于罐体正上方，所述罐体与料罐之间对称设置两个托举杆；

10、所述输料管另一端与料罐左端连通布置，所述料罐内部安装滤网，所述料罐内部滑动连接活塞，且活塞位于滤网右侧，所述活塞右端对称转动连接两个导杆，两个所述导杆均延伸出料罐右侧，且料罐与导杆滑动连接；

11、所述料罐右侧设置竖向布置的活动板，且活动板位于罐体上方，两个所述导杆另一端均设置在活动板左端上，所述活动板与料罐之间对称设置两个弹性件，且弹性件位于导杆外侧。

12、进一步地，所述活动板右端面向左凹陷形成两个螺纹孔，且螺纹孔贯穿活动板，所述导杆右端中部安装螺柱，且螺柱螺纹连接在螺纹孔内，所述螺柱右端面向左凹陷形成六角孔。

13、进一步地，所述料罐上端连通设置带有控制阀的上料管，所述上料管与料罐连通位置位于滤网与活塞之间，所述上料管上端连通安装上宽下窄布置的锥形罩。

14、进一步地，所述内筒外端设置环形隔板，且环形隔板位于螺旋加热棒右侧，所述环形隔板安装在罐体内壁上；

15、所述罐体下端设置带有控制阀的排料管，且排料管位于机架右侧，所述排料管上端穿过罐体并与内筒连通，且排料管位于环形隔板右侧。

16、进一步地，所述机架下端四个棱角位置均安装滚动构件的固定部，所述罐体左端设置把手架，且把手架位于输料管下侧。

17、一种氮化硅陶瓷浆料脉冲脱泡方法，该方法应用一种氮化硅陶瓷浆料脉冲脱泡装置所制备，该方法包括以下步骤：

18、第一步、预处理，通过上料管以及锥形罩将球磨混合后的陶瓷浆料放入料罐内，再利用活塞进行挤压作业，从而将陶瓷浆料穿过滤网，通过滤网对陶瓷浆料进行过滤析出；

19、第二步、上料，将过滤析出的陶瓷浆料通过输料管输送到内筒内，同时利用螺旋加热棒将内筒内温度提升至35-55℃，并始终保持；

20、第三步、脱泡，利用真空泵将内筒内抽至真空状态，并使真空度成-92到-90pa，脱泡3-10min后，将内筒内真空度卸压至-40到-45pa，维持3-10min后，然后将内筒内卸压至真空度0，维持3-10min，接着将以上步骤重复2-6次；

21、第四步、超声处理，在利用真空泵对内筒进行抽真空作业同时，利用超声波发生器以及多个探头在内筒内产生脉冲，并使脉冲随着真空度变化而变化，超声维持；

22、第五步、流延成型，利用排料管将内筒内脱泡完成的陶瓷浆料排出，并将排出的陶瓷浆料输送到流延设备内，通过流延制备将陶瓷浆料制备出坯体。

23、本发明的有益效果：

24、1、利用真空泵、吸管使内筒内呈真空状态，并利用超声波发生器以及多个探头，在内筒内产生超声脉冲，可在真空的环境下利用超声脉冲进行脱泡作业，并实现采用阶梯式真空度脉冲脱泡作业，脱泡时间短，提升脱泡效率，使氮化硅陶瓷浆料的性能高，有效保证后续制备的坯体的质量，使坯体的微观组织均匀，无明显缺陷，并且烧结得到的瓷片密度较高，性能优异。

25、2、超声脉冲的振动会使内筒内氮化硅陶瓷浆料的气泡出现聚集，并使得气泡破碎并上升液面上，并且在真空的环境下使膨胀破碎的气泡在超声作用下更快消失，会使氮化硅陶瓷浆料更均匀，比仅真空脱泡或在常温常压环境超声脱泡效率更高，得到的氮化硅陶瓷浆料质量更稳定。

26、3、利用真空泵以及吸管，对内筒进行抽气作业，同时料罐内气体沿着输料管进入内筒内，从而使料罐内产生负压，并使活塞沿着料罐向左运动，活塞向左运动会对料罐内氮化硅陶瓷浆料进行施压，从而使氮化硅陶瓷浆料过滤析出滤网，而过滤析出的氮化硅陶瓷浆料会随着气体沿着输料管进入内筒内，使抽真空操作、上料操作以及过滤析出操作之间进行联动，结构简单，有效降低设备成本，并且活塞的加压，使得氮化硅陶瓷浆料中的空气经过挤压挤出一部分，提升脱泡效率。

27、4、在呈真空状态的内筒进行卸压时，外界气体通过l型气管进入料罐内，可利用进入料罐内的外界气体对滤网进行反向吹拂，实现对滤网进行清理，有效保证后续能正常进行过滤析出作业，并使清理操作和卸压作业产生联动，减少生产成本。

技术实现思路

技术特征：

1.一种氮化硅陶瓷浆料脉冲脱泡装置，其特征在于：包括机架(2)，所述机架(2)上端安装左高右低倾斜布置的罐体(1)，所述罐体(1)内部设置内筒(15)，且内筒(15)沿着罐体(1)长度方向布置，所述内筒(15)外端设置螺旋加热棒(17)，且螺旋加热棒(17)位于罐体(1)内；

2.根据权利要求1所述的氮化硅陶瓷浆料脉冲脱泡装置，其特征在于：所述预处理件包括左低右高倾斜布置的料罐(7)，所述料罐(7)位于罐体(1)正上方，所述罐体(1)与料罐(7)之间对称设置两个托举杆(6)；

3.根据权利要求2所述的氮化硅陶瓷浆料脉冲脱泡装置，其特征在于：所述活动板(76)右端面向左凹陷形成两个螺纹孔，且螺纹孔贯穿活动板(76)，所述导杆(75)右端中部安装螺柱，且螺柱螺纹连接在螺纹孔内，所述螺柱右端面向左凹陷形成六角孔。

4.根据权利要求2所述的氮化硅陶瓷浆料脉冲脱泡装置，其特征在于：所述料罐(7)上端连通设置带有控制阀的上料管(72)，所述上料管(72)与料罐(7)连通位置位于滤网(78)与活塞(77)之间，所述上料管(72)上端连通安装上宽下窄布置的锥形罩(73)。

5.根据权利要求1所述的氮化硅陶瓷浆料脉冲脱泡装置，其特征在于：所述内筒(15)外端设置环形隔板(16)，且环形隔板(16)位于螺旋加热棒(17)右侧，所述环形隔板(16)安装在罐体(1)内壁上；

6.根据权利要求2所述的氮化硅陶瓷浆料脉冲脱泡装置，其特征在于：所述机架(2)下端四个棱角位置均安装滚动构件的固定部，所述罐体(1)左端设置把手架，且把手架位于输料管(11)下侧。

7.一种氮化硅陶瓷浆料脉冲脱泡方法，其特征在于：该方法应用权利要求1-6所述的一种氮化硅陶瓷浆料脉冲脱泡装置所制备，该方法包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及氮化硅陶瓷制备技术领域，具体的说是一种氮化硅陶瓷浆料脉冲脱泡装置以及方法，该装置，包括机架，所述机架上端安装罐体，所述罐体内部设置内筒，所述内筒外端设置螺旋加热棒，所述机架内部底端安装超声波发生器，所述内筒内部底端等距镶嵌多个探头，且探头与超声波发生器电连接，所述机架内部底端设置真空泵，所述真空泵的进口连通安装吸管，所述吸管另一端穿过机架并与罐体左端连通，所述罐体左端连通安装输料管，该设计实现采用阶梯式真空度脉冲脱泡作业，脱泡时间短，提升脱泡效率，使氮化硅陶瓷浆料的性能高，有效保证后续制备的坯体的质量。

技术研发人员：葛荘,丁颖颖,王斌,闫培田,余祖森
受保护的技术使用者：江苏富乐华功率半导体研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24