【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陶瓷材料，尤其涉及一种al2o3-aln原位复合陶瓷及增材制造制备其的方法和应用。
技术介绍
1、目前，由于氧化铝(al2o3)陶瓷的成本低、工艺简单、综合力学性能较好，被广泛应用于电子制造行业的厚膜集成电路的芯片封装基片。但是，al2o3陶瓷的热导率较低，不易于其在大功率器件上的使用。aln陶瓷基板具有较高的热导率，在需要高热传导的大功率器件中获得极大地青睐。且随着工业技术的高速发展，大功率器件的应用需求趋势稳健上升，aln陶瓷基板的应用前景十分广阔。
2、但是，al2o3基板存在着热导率低的特性(25w/mk)，容易造成与芯片的热膨胀系数不匹配，从而影响其在超大功率的适用。aln陶瓷基板具有较高的热导率(210w/mk)，在需要高热传导的大功率器件中逐渐取代al2o3基板。然而，相对于al2o3基板，aln陶瓷基板也存在着其他的问题，比如，材料和加工的成本高，加工较困难，且在使用过程中容易因韧性差导致基板结构完整性容易被破坏等等。
3、氧化铝(al2o3)和aln陶瓷基板常采用传统的流延法、干压法以及减材机加工等工艺。流延法成型陶瓷基板的加工存在着具有较大的限制，主要是由于流延法难以实现复杂结构的制造；而干压法采用模具一步成型陶瓷基片的复杂结构，但是开模成本高，且复杂结构的模具设计较为困难；减材加工是作为流延法和干压法的补充技术，能够极大地解决结构成型问题，但是制造硬度较大的材料如aln陶瓷容易出现崩刀、被加工材料断裂等问题，且加工的时间与材料成本也较高。
4、因此，需要开发
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种al2o3-aln原位复合陶瓷及增材制造制备其的方法和应用，通过采用增材制造的方法，降低了成本，操作简单，且能够解决al2o3陶瓷表面与芯片热膨胀系数不一致引起的失效问题，而且有利于提高al2o3和aln的界面结合强度，减少基片在使用过程中被破坏的概率。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种增材制造制备al2o3-aln原位复合陶瓷的方法，所述方法包括如下步步骤：
4、(1)混合氧化铝粉末、表面改性剂、稳定剂和溶剂，依次进行球磨和烘干后，得到第一混合物；所述第一混合物经加热搅拌，并混入粘结剂后再经加压搅拌，得到第二混合物；
5、(2)所述第二混合物依次经冷却和破碎，得到颗粒料；所述颗粒料经增材制造，得到成型工件；
6、(3)所述成型工件经脱脂，得到的脱脂后工件在含氮元素的条件下进行烧结处理，得到al2o3-aln原位复合陶瓷。
7、本专利技术提供的增材制造制备al2o3-aln原位复合陶瓷的方法首先采用增材制造的方式制备al2o3成型工件，避免减材制造导致的材料浪费和成本过高的问题；同时后续采用原位复合形成aln的方式实现al2o3-aln的复合，使材料具有al2o3陶瓷的低成本和aln陶瓷的高热导率优点，而且原位复合al2o3和aln，二者结合强度高，性能优良。
8、优选地，步骤(1)所述氧化铝粉末、表面改性剂和稳定剂的质量比为15～35:1:1～3，例如可以是15:1:2、16:1:1、17:1:3、18:1:1.5、19:1:2.2、20:1:2.5、21:1:1.8、22:1:2、23:1:2、24:1:2或25:1:2等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
9、本专利技术中未添加稳定剂的氧化铝粉末经烧结氮化后会导致aln相含量明显降低，出现al、o、n相的比重增加，从而导致表面散热能力的下降；另外，当添加稳定剂质量比偏高时，将导致出现稳定剂氮化的新相产生，影响aln的生成的问题。
10、优选地，所述稳定剂包括氧化锆。
11、优选地，所述表面改性剂包括硬脂酸和/或木质素磺酸钙。
12、优选地，所述溶剂包括乙醇和/或水。
13、优选地，所述氧化铝粉末、表面改性剂与稳定剂的总体积和溶剂的体积比为0.5～1.2:1，例如可以是0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1.0:1、1.1:1或1.2:1等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
14、优选地，所述球磨的转速为100～500r/min，例如可以是100r/min、120r/min、150r/min、180r/min、200r/min、220r/min、250r/min、280r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min或500r/min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
15、优选地，所述球磨的时间为1～20h，例如可以是1h、4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h或20h等。
16、优选地，所述烘干的温度为50～100℃，例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
17、优选地，步骤(1)中所述加热搅拌的温度为60～260℃，例如可以是60℃、76℃、92℃、105℃、125℃、135℃、155℃、165℃、185℃、200℃、210℃、250℃或260℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
18、优选地，所述加热搅拌的时间为30～240min，例如可以是30min、55min、75min、100min、125min、145min、170min、195min、215min或240min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
19、优选地，所述粘结剂与所述第一混合物的质量比为1：3～4.5，例如可以是1:3、1：3.1、1：3.2、1：3.5、1：3.8、1：4.0、1：4.2或1：4.5等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
20、优选地，所述粘结剂包括硬脂酸、聚乙二醇、酚醛树脂、环氧树脂、乙基纤维素、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛或石蜡中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为聚乙二醇和酚醛树脂的组合，环氧树脂和酚醛树脂的组合，聚乙二醇和环氧树脂的组合，乙基纤维素和酚醛树脂的组合，聚乙二醇和乙基纤维素的组合。
21、优选地，所述加压搅拌的压力为10～120mpa，例如可以是10mpa、20mpa、30mpa、40mpa、50mpa、60mpa、80mpa、100mpa、110mpa或120mpa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
22、优选地，所述加压搅拌的时间为1～10h，例如可以是1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h等，但不限于所列举的数值本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种增材制造制备Al2O3-AlN原位复合陶瓷的方法，其特征在于，所述方法包括如下步步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化铝粉末、表面改性剂和稳定剂的质量比为15～35:1:1～3；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述加热搅拌的温度为60～260℃；
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述冷却为冷却至室温；
5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)还包括：对所述成型工件的表面进行打磨；
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述脱脂的方法包括溶剂脱脂和/或热脱脂；
7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述含氮元素的条件包括：表面涂覆含氮元素、导入氮气或放入含氮元素的化合物中的任意一种或至少两种的组合；
8.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
9.一种Al2O3-AlN原位复合陶瓷，其特
10.一种权利要求9所述的Al2O3-AlN原位复合陶瓷在电子封装用陶瓷基板中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种增材制造制备al2o3-aln原位复合陶瓷的方法，其特征在于，所述方法包括如下步步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化铝粉末、表面改性剂和稳定剂的质量比为15～35:1:1～3；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述加热搅拌的温度为60～260℃；
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述冷却为冷却至室温；
5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)还包括：对所述成型工件的表面进行打磨；
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征...
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