一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷（HTCC）材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电子材料技术领域，且公开了一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料，包括以下重量份原料：微米级氧化铝：70％～90％、亚微米级氧化铝：1％～20％、堇青石：3％～5％、β

【技术实现步骤摘要】
一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷（HTCC）材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电子材料
，尤其涉及一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]HTCC陶瓷材料中应用最广泛的是氧化铝体系陶瓷生胚料带，该材料具有热稳定性、化学稳定性、压电性、耐腐蚀性、电绝缘性、化学吸附性、生物适应性和透光性等多种有实用价值的性能和功能。
[0003]氧化铝陶瓷技术是一种比较成熟的微电子封装技术，它由92～96％氧化铝，外加4～8％的烧结助剂在1500
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1700℃下烧结而成，其导体材料为钨、钼、钼
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锰等难熔金属。基于氧化铝材料体系的HTCC技术成熟、介质材料成本低、热导率和抗弯强度较高，广泛应用于对可靠性要求较高的芯片封装、光学、光通信、光电子、红外器件的封装外壳。
[0004]氧化铝体系HTCC材料有下列缺点：介电常数高，影响信号传输速度的提高、导体电阻率高，信号传输损耗较大、热膨胀系数与硅相差较大，从而限制了它在芯片封装领域的大规模应用。
[0005]为此，我们提出一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料及其制备方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料及其制备方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案，一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料，包括以下重量份原料：微米级氧化铝：70％～90％、亚微米级氧化铝：1％～20％、堇青石：3％～5％、β
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锂霞石：3％～5％、三氧化二铬1％～3％、三氧化钼1％～3％、氧化钇0.1％～1％，流延助剂若干。
[0008]一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料的制备方法，包括以下工作步骤：
[0009]S1：原料获取；
[0010]S2：原料混合；
[0011]S3：烧结成密。
[0012]作为优选，所述S1，堇青石采用天然矿物高温固相反应法、高纯氧化物高温固相反应合成法、工业或农业废料合成法和溶胶凝胶法和低温燃烧合成法制备而成。
[0013]作为优选，所述S1，用Al3+取代石英中一半的Si4+，并加入Li+进行电荷补偿，可以得到类石英结构的β
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锂霞石。
[0014]作为优选，所述S2，将微米级氧化铝：70％～90％、亚微米级氧化铝：1％～20％、堇青石：3％～5％、β
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锂霞石：3％～5％、三氧化二铬1％～3％、三氧化钼1％～3％、氧化钇0.1％～1％进行充分搅拌。
[0015]作为优选，所述S3，采用常压烧结工艺时，向S2混合原料中添加适量的流延助剂，
使混合材料干燥形成陶瓷坯体，对陶瓷坯体进行高温烧结，高温烧结时温度控制在1500℃～1600℃之间，得到陶瓷材料。
[0016]作为优选，所述S3，采用热压烧结工艺时，将陶瓷原料粉末放置到模具内并向模具内施加压力，加压的同时加热到正常烧结温度，使陶瓷坯体在短时间内被烧结成致密、均匀、晶粒细小的陶瓷材料。
[0017]有益效果
[0018]本专利技术提供了一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料及其制备方法。具备以下有益效果：
[0019](1)、该一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料及其制备方法，通过堇青石、β
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锂霞石的引入，同时引入亚微米级氧化铝来降低陶瓷材料的孔隙率，可在降低陶瓷材料热膨胀系数的同时，提高陶瓷材料的致密度、热导率以及抗弯强度，从而提高陶瓷材料的抗热震性能，含有堇青石的陶瓷材料在1230～1280℃烧成温度范围内，热导率随烧成温度的升高而增大，这与陶瓷致密度随烧成温度的升高而增大有关，因而随着烧成温度的升高，气孔减少，热导率提高，堇青石陶瓷经过10次800℃热震温差(水冷)和40次600℃热震温差(水冷)测试后，陶瓷体尚未开裂，提高陶瓷体的品质。
[0020](2)、该一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料及其制备方法，通过热压烧结的方式对陶瓷材料进行高温烧结，使混合原料中无需添任何流延助剂或成型助剂，从而提高了陶瓷材料的纯度。
[0021](3)、该一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料及其制备方法，通过常压烧结的方式对陶瓷坯体进行烧结，使陶瓷材料烧结工艺简单容易操作，得到的成品陶瓷材料高温蠕变小、热稳定性好。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]实施例一：一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料，陶瓷材料按照重量百分比包括以下原料：微米级氧化铝75％、亚微米级氧化铝10％、堇青石5％、β
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锂霞石5％、三氧化二铬3％、三氧化钼1.9％、氧化钇0.1％，流延助剂若干。
[0024]一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料的制备方法；包括以下制备步骤：
[0025]S1：原料获取；其中堇青石采用天然矿物高温固相反应法、高纯氧化物高温固相反应合成法、工业或农业废料合成法和溶胶凝胶法和低温燃烧合成法制备而成，用Al3+取代石英中一半的Si4+，并加入Li+进行电荷补偿，可以得到类石英结构的β
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锂霞石。
[0026]S2：原料混合；将微米级氧化铝75％、亚微米级氧化铝10％、堇青石5％、β
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锂霞石5％、三氧化二铬3％、三氧化钼1.9％和氧化钇0.1％混合在一起，对混合原料进行充分搅拌，备用。
[0027]S3：烧结成密；使用热压烧结工艺对陶瓷坯体进行高温烧结，将陶瓷原料粉末放置到模具内并向模具内施加压力，加压的同时加热到正常烧结温度，使陶瓷坯体在短时间内
被烧结成致密、均匀、晶粒细小的陶瓷材料，热压烧结工艺由于加热加压同时进行，粉料处于热塑性状态有助于颗粒的接触扩散流动并有利于传质过程的进行，因而成型压力较小，同时降低烧结温度并缩短烧结时间从而抵制晶粒长大得到晶粒细小、致密度较高、并具有较高的机械性能和较高的力学性能的产品，无需添加烧结助剂或成型助剂，方便生产超高纯度的陶瓷材料。
[0028]实施例二：一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料，陶瓷材料按照重量百分比包括以下原料：微米级氧化铝75％、亚微米级氧化铝10％、堇青石5％、β
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锂霞石5％、三氧化二铬3％、三氧化钼1.9％、氧化钇0.1％，流延助剂若干。
[0029]一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料的制备方法；包括以下制备步骤：
[0030]S1：原料获取；其中堇青石采用天然矿物高温固相反应法、高纯氧化物高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料，其特征在于：包括以下重量份原料：微米级氧化铝：70％～90％、亚微米级氧化铝：1％～20％、堇青石：3％～5％、β
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锂霞石：3％～5％、三氧化二铬1％～3％、三氧化钼1％～3％、氧化钇0.1％～1％，流延助剂若干。2.一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料的制备方法，其特征在于：包括以下工作步骤：S1：原料获取；S2：原料混合；S3：烧结成密。3.根据权利要求2所述的一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料的制备方法，其特征在于：所述S1，堇青石采用天然矿物高温固相反应法、高纯氧化物高温固相反应合成法、工业或农业废料合成法和溶胶凝胶法和低温燃烧合成法制备而成。4.根据权利要求2所述的一种低热膨胀系数高温共烧陶瓷(HTCC)材料的制备方法，其特征在于：所述S1，用Al3+取代石英中一半的Si4+，并加入Li+进行电荷补偿，可以得到类石英结构的β
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【专利技术属性】
技术研发人员：纪健超，成淑敏，张月月，路景琦，刘爱茹，白幸幸，庞超，
申请(专利权)人：西安航科创星电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：