99.6% Al2O3陶瓷基片减薄方法技术

本发明专利技术公开了99.6％Al2O3陶瓷基片减薄方法及由该方法制得的陶瓷基片以及包含该陶瓷基片的电子元器件。本发明专利技术方法具有加工效率高、厚度精度高、精度重复性好、加工表面质量高等优点，本发明专利技术方法可实现陶瓷基片大批量自动化生产，且对于实际生产具有重要的实用价值。同时，本发明专利技术所提供的具有陶瓷基片精度和均匀性好，且表面粗糙度低等优点，适于作为高精密薄膜元器件的基板或者应用于其他电子元器件中。

99.6% Al2O3 ceramic substrate thinning method

The invention discloses a 99.6%Al2O3 ceramic substrate thinning method, a ceramic substrate produced by the method and an electronic component including the ceramic substrate. The method of the invention has high processing efficiency, high accuracy and precision of the thickness of good repeatability, high surface quality advantages, the method of the invention can realize ceramic substrate batch automatic production, and has important practical value for actual production. Meanwhile, the ceramic substrate provided by the invention has the advantages of good accuracy and uniformity, low surface roughness, etc. the utility model is suitable for being used as the base plate of high precision thin film components or in other electronic components.

【技术实现步骤摘要】
99.6％Al2O3陶瓷基片减薄方法
本专利技术涉及厚/薄膜混合集成电路用微波介质陶瓷基片领域，具体而言，涉及99.6％Al2O3陶瓷基片减薄方法及由该方法制得的陶瓷基片以及包含该陶瓷基片的电子元器件。
技术介绍
99.6％Al2O3陶瓷基片广泛应用于薄膜集成电路、厚薄膜混合集成电路以及各种薄膜元器件中，具有优良的高频介电性能、绝缘性能好、导热率高、与元器件热膨胀系数相近等优点。随着微波元器件的迅速发展，微细加工技术日新月异，薄膜元器件的设计要求氧化铝陶瓷基片有较高的厚度精度、平整度和较小的表面粗糙度，从而满足日异减小的电路线宽。因此，需要对氧化铝陶瓷基片进行机械减薄抛光以获得高的厚度精度及较小的表面粗糙度。目前，通过烧结得到的氧化铝陶瓷基片，其平整度及厚度精度无法保证，表面粗糙度也很难控制，需要进一步的机械加工。然而，氧化铝陶瓷具有很高的硬度(莫氏硬度为9)仅次于金刚石，而且纯度越高，硬度越大，属于难加工型材料。目前氧化铝陶瓷基片的传统的减薄方式是采用研磨盘与抛光物的相对磨削运动，使用不同粒度的金刚石磨料进行粗研磨、半精研磨和精研磨，从而获得所需厚度。然而，这种方法所需时间较长，工艺复杂，加工效率低，不易实现自动化，磨料污染严重，除此之外，当陶瓷基片的尺寸较大时，该传统加工工艺在面型精度和生产效率等方面的缺点更为突出。另一种减薄方式是采用减薄设备进行超精密磨削，与传统研磨相比，在加工过程中采用固结磨料砂轮和高精度高刚度机床，可以实现在线检测和控制，从而能够获得较高的厚度精度和高质量的加工表面，并且加工精度重复性好，可实现陶瓷基片大批量自动化生产，因此该方法加工质量好，效率相对较高。然而，该方法同样存在一定的缺陷，具体的：在采用粗金刚石砂轮进行磨削氧化铝陶瓷基片时，由于氧化铝陶瓷基片硬度大，设备减薄电流大，并且磨削表面存在严重的划伤、粗糙度大，当采用细砂轮磨削时又无法对氧化铝陶瓷基片进行有效研磨，对砂轮损耗极大。因此，虽然氧化铝陶瓷基片领域相关的研究人员在基片研磨减薄方面进行了深入研究，但目前还未有一种高效快速的氧化铝陶瓷基片减薄方法的相关报道。寻求一种高效快速的减薄方法来实现氧化铝基片达到高厚度精度、高平整度及低表面粗糙度的改性，将会对厚/薄膜集成电路的发展起到非常大的推动作用。本专利技术也正是在此背景下，经过相关研究及试验，提出一种新的高效的99.6％Al2O3陶瓷基片减薄方法。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种99.6％Al2O3陶瓷基片减薄方法，所述方法加工质量高、效率高且加工成本低，能够有效解决99.6％Al2O3陶瓷基片难减薄、难加工等技术问题。本专利技术的第二目的在于提供一种99.6％Al2O3陶瓷基片，本专利技术陶瓷基片精度和均匀性好，且表面粗糙度低，适于作为高精密薄膜元器件的基板。本专利技术的第三个目的在于提供一种电子元器件，所述电子元器件包含本专利技术99.6％Al2O3陶瓷基片。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种99.6％Al2O3陶瓷基片减薄方法，所述方法包括如下步骤：(a)按照99.6％Al2O3、0.3％MgO，以及0.1％SiO2的质量比进行配料；将所得物料、研磨球、分散介质以及添加剂砂磨混合，并将所得浆料干燥后过筛；(b)将干燥后的浆料与有机溶剂和粘合剂混合，得到流延料，流延成型得到氧化铝生瓷带，然后进行叠层、等静压和切割，得到方形氧化铝巴块，其厚度为aμm；将氧化铝巴块分别在1300±30℃和1580±50℃条件下进行烧结，烧结后巴块的厚度分别为bμm和cμm；将1300±30℃条件下烧结所得半成品氧化铝基片进行减薄抛光，需要减薄的厚度为(1-d/c)×b；其中d为99.6％Al2O3陶瓷基片的设计厚度；将减薄抛光后的成品氧化铝基片在1580±50℃温度下进行烧结，得到99.6％Al2O3陶瓷基片。可选的，本专利技术中，步骤(a)中物料、研磨球、分散介质的质量比例为1:3:5；和/或，分散剂的用量为0.5％wt；优选的，所述研磨球为锆球，所述分散介质为去离子水。可选的，本专利技术中，步骤(a)中所述分散剂为明胶、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、油酸、聚乙二醇中的一种或多种混合物。可选的，本专利技术中，步骤(a)中，砂磨混合所得粉体颗粒的粒径分布为D50＜0.5μm，D90-D10＜0.8μm。可选的，本专利技术中，步骤(a)中所述砂磨的频率为40～50Hz，砂磨的时间为1～2h。可选的，本专利技术中，步骤(b)中所述减薄抛光为对半成品氧化铝基片的两面进行减薄抛光。可选的，本专利技术中，步骤(b)中所述减薄为采用高精度减薄机进行超精密磨削，并进行在线检测和监控。同时，本专利技术还提供了根据本专利技术所述方法所制得的99.6％Al2O3陶瓷基片。可选的，本专利技术中，所述99.6％Al2O3陶瓷基片的厚度精度≤±2μm，厚度精度≤±2μm，表面粗糙度小于0.05μm。同样的，本专利技术也提供了包含本专利技术Al2O3陶瓷基片的电子元器件。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术中，采用砂磨分散氧化铝粉体，因而可以得到粒径小且分布集中的粉体颗粒，再进一步减薄抛光处理中，可以减少晶粒的拔出或者砂轮的嵌入等缺陷；(2)与传统的氧化铝陶瓷基片减薄方法相比，本专利技术减薄方法利用了半烧成的99.6％Al2O3陶瓷基片硬度小、容易减薄抛光等特点，对氧化铝半成品陶瓷基片首先减薄抛光后再烧成，因而减薄抛光更为便易，并能够减小减薄机的负荷；(3)与传统研磨方法相比，本专利技术在加工过程中采用精密减薄机，能够实现在线检测和控制，从而能够获得较高的厚度精度和高质量的加工表面，并且加工精度重复性好，可实现陶瓷基片大批量自动化生产，因此具有加工质量高、效率高、生产成本低等优点；同时，本专利技术中通过改变砂轮的组织结构比如4000目的细砂轮，以及磨轮与基片之间的运动角度和运动方式，在磨削减薄过程中达到减小表面损伤和表面应力的释放，从而获得高质量低损或无损的材料加工表面。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为1300℃半烧成的99.6％Al2O3陶瓷基片减薄后表面结构；图2为99.6％Al2O3基片1580℃烧结后表面结构。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。对于现有的氧化铝陶瓷基片来讲，除表面平整度，表面粗糙度不够理想外，几乎所有性能都能满足薄膜电路对基片的要求。基片的平整度，表面粗糙度的大小关系到所制备薄膜器件电路的性能、精度、工艺重复性，表面粗度较大时，薄膜器件电路的参数变得难以控制，因而导致电路精度、可靠性降低。为了解决现有技术在氧化铝陶瓷基片制备中所存在的种种技术问题，本专利技术特提出一种99.6％Al2O3陶瓷基片减薄方法，具体步骤如下：1、砂磨分散高纯氧化铝；首先，是在高纯氧化铝中添加0.4％的烧结助剂，即，按照99.6％Al2O3-0.3％MgO-0.1％SiO2的质量比进行配料；然后，将称量好的物料与研磨球和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种99.6％Al2O3陶瓷基片减薄方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(a)按照99.6％Al2O3、0.3％MgO，以及0.1％SiO2的质量比进行配料；将所得物料、研磨球和分散介质，以及添加剂砂磨混合，并将所得浆料干燥后过筛；(b)将干燥后的浆料与有机溶剂和粘合剂混合，得到流延料，并流延成型得到氧化铝生瓷带，然后进行叠层、等静压和切割，得到方形氧化铝巴块，其厚度为aμm；将氧化铝巴块分别在1300±30℃和1580±50℃条件下进行烧结，烧结后巴块的厚度分别为bμm和cμm；将1300±30℃条件下烧结所得半成品氧化铝基片进行减薄抛光，需要减薄的厚度为(1‑d/c)×b；其中d为99.6％Al2O3陶瓷基片的设计厚度；将减薄抛光后的成品氧化铝基片在1580±50℃温度下进行烧结，得到99.6％Al2O3陶瓷基片。

【技术特征摘要】
1.一种99.6％Al2O3陶瓷基片减薄方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(a)按照99.6％Al2O3、0.3％MgO，以及0.1％SiO2的质量比进行配料；将所得物料、研磨球和分散介质，以及添加剂砂磨混合，并将所得浆料干燥后过筛；(b)将干燥后的浆料与有机溶剂和粘合剂混合，得到流延料，并流延成型得到氧化铝生瓷带，然后进行叠层、等静压和切割，得到方形氧化铝巴块，其厚度为aμm；将氧化铝巴块分别在1300±30℃和1580±50℃条件下进行烧结，烧结后巴块的厚度分别为bμm和cμm；将1300±30℃条件下烧结所得半成品氧化铝基片进行减薄抛光，需要减薄的厚度为(1-d/c)×b；其中d为99.6％Al2O3陶瓷基片的设计厚度；将减薄抛光后的成品氧化铝基片在1580±50℃温度下进行烧结，得到99.6％Al2O3陶瓷基片。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(a)中物料、研磨球、分散介质的质量比例为1:3:5；和/或，分散剂的用量为0.5％wt；优选的，所述研磨球为锆球，所述分散介质为去离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：居奎，庞锦标，班秀峰，何创创，刘婷，韩玉成，
申请(专利权)人：中国振华集团云科电子有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52