阅读说明：本技术 流延基板电子陶瓷用α-氧化铝 (Alpha-alumina for electronic ceramic of tape-casting substrate ) 是由 马淑云 呂研霖 吕慧滨 黄建林 于 2019-11-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种流延基板电子陶瓷用α-氧化铝,旨在解决现有技术中生产的α-氧化铝批次的稳定性差,可磨性不好,成本高的技术问题。本发明设计一种流延基板电子陶瓷用α-氧化铝,以质量百分比计,由以下材料制成：工业一级氧化铝90～99%,工业一级氢氧化铝0.3～9%,氟化铝0.1～1%,氯化铵0.5～3%,氟化钡 0.01%～0.5%。本发明流延基板电子陶瓷用α-氧化铝批次间的稳定性好；原晶粒度的均匀度、晶体间结合疏松、球形度好；粉体的可磨性好、易烧结的α-氧化铝产品。制造成本下降900元/吨以上。(The invention discloses alpha-alumina for cast substrate electronic ceramics, and aims to solve the technical problems of poor stability, poor grindability and high cost of the produced alpha-alumina in batches in the prior art. The invention designs alpha-alumina for curtain coating substrate electronic ceramics, which is prepared from the following materials in percentage by mass: 90-99% of industrial first-grade alumina, 0.3-9% of industrial first-grade aluminum hydroxide, 0.1-1% of aluminum fluoride, 0.5-3% of ammonium chloride and 0.01-0.5% of barium fluoride. The alpha-alumina for the curtain coating substrate electronic ceramic has good stability among batches; the uniformity of the original crystal size, loose combination among crystals and good sphericity; the powder has good grindability and is an alpha-alumina product easy to sinter. The manufacturing cost is reduced by more than 900 yuan/ton.)

流延基板电子陶瓷用α-氧化铝

技术领域

本发明涉及电子陶瓷流延基板技术领域，具体涉及一种流延基板电子陶瓷用α-氧化铝。

背景技术

α-氧化铝，具有耐高温的惰性、耐热性强、硬度高；而以其为原料通过流延成型技术制成的陶瓷基板，被广泛应用于集成电路设计、电子电器的元器件设计中，起到支撑、承载、绝缘、导热等关键作用。现有技术中，陶瓷基板所用α-氧化铝粉体的制备，是由工业氧化铝或氢氧化铝，添加矿化剂后在高温下煅烧制得的。而α-氧化铝粉体材料的性能决定着陶瓷基板的性能。

目前，国内高端流延成型的陶瓷基板依赖于进口的高端α-氧化铝原料，国内厂家生产的α-氧化铝原料存着批次的稳定性差，可磨性不好等一些问题。当前亟待改变这种状况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种流延基板电子陶瓷用α-氧化铝，旨在解决现有技术中生产的α-氧化铝批次的稳定性差，可磨性不好，生产成本高的技术问题。

本申请人的在前的发明专利文献CN 1278937C公开了一种电子陶瓷流延成型专用α-氧化铝粉，其是由工业用氧化铝、拟薄水铝石、氯化铵、氟化铝和氟化钡制成。然而本申请发明人在后续的长期、大量工业实践、应用研究中发现，拟薄水铝石是在合成氢氧化铝中最先生成的一种晶相，是氢氧化铝的过渡态，其结晶不完整，典型晶形是很薄的具有褶皱的片晶，导致其具有许多特殊的性质，如：具有空间的网状结构、有较大的孔隙、有发达的比表面积、酸性环境下变为具有粘性胶态物的触变性等，进而影响煅烧α相的转化活化。且，拟薄水铝石的单位成本高，在煅烧α相的转化时脱水量大，煅烧能耗高，进而会导致产品的综合成本升高。

基于上述研究发现，本发明具体采用了如下改进技术方案：

设计一种流延基板电子陶瓷用α-氧化铝，以质量百分比计，由以下材料制成：

工业一级氧化铝90～99%，工业一级氢氧化铝0.3～9%，氟化铝0.1～1%，氯化铵0.5～3%，氟化钡 0.01%～0.5%。

优选的，具体制备步骤如下：

（1）取所述质量百分比的各材料，混合，在1350～1450℃下煅烧，保温2～4小时，冷却至常温，得粗品；

（2）将所述粗品拣选60～80目（实践研究发现，小于60目效果不好，大于80目影响流程生产效率）筛分，研磨，得微粉；

（3）将所述微粉80～120目（小于80目不利于生产过程引入异物的排除，大于120目影响流程生产效率）筛分，即得。

优选的，在所述步骤（2）中，所述研磨时粒径控制在D50为2.0～3.5μm。

优选的，所述α-氧化铝的指标为：Al₂O₃≥99.7%，α-相转化率 ≥96%，真密度 ≥3.96g/cm³，原晶粒径1.5～3.2μm，收缩1.130～1.160%。

与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：

1. 本发明流延基板电子陶瓷用α-氧化铝批次间的稳定性好；原晶粒度的均匀度、晶体间结合疏松、球形度好；粉体的可磨性好、易烧结为α-氧化铝产品。

2. 本发明流延基板电子陶瓷用α-氧化铝主要性能指标为：Al₂O₃≥99.7%，α-相转化率 ≥96%，真密度 ≥3.96g/cm³，原晶粒径1.5～3.2μm，收缩1.130～1.160%。

国外研究认为原晶在1.5～3.2µm，成瓷收缩在1.130～1.160%时，基板平整度高、翘曲和开裂缺陷少，成品合格率提高5%以上。如法国安迈（ALMATIS）的CL2000-3000的电子陶瓷基板煅烧氧化铝产品。

特别是需要模具冲压的流延基片，一旦开模，对成瓷的收缩要求相对固定。对基板生产者开一套维持量产的模具数量是很大的生产成本，若流延基板电子陶瓷用α-氧化铝品质达不到上述标准，更换模具也会带来很高的人工和管理费用，影响产量和降低质量。

3. 本发明制备时采用工业一级氢氧化铝，使保温时间降低为2～4小时，还可提高煅烧时α相的转化效率。

4. 本发明制备时工业一级氧化铝主要由r相转化为ɑ氧化铝，工业一级氢氧化铝主要为脱水后由r相转化为ɑ氧化铝。氧化铝α相转化煅烧过程是一个复杂的固-固相、气-固相反应过程。作为矿化剂的氟化铝、氯化铵、氟化钡与工业氧化铝和工业氢氧化铝相互作用使其自身在煅烧过程中分解气化，释放阴离子F^-和Cl^-，降低氧化铝ɑ转相的晶体界面能和活化能，使晶体成核并长大。

使用氟化钡还能抑制晶体水平方向的优先生长，有利于类球晶体相貌的生成作用；使用氯化铵，Cl^-能够和原料中的杂质Na⁺结合生成NaCl随尾气排出，起到材料脱钠提纯的作用、NH4⁺能结合氮氧化物，起到氮氧化物脱硝作用，降低氮氧化物尾气排出浓度。

5. 本发明制备时单位产品节能减排5%以上，提高产能30%以上，制造成本下降900元/吨以上。

附图说明

图1为 实施例1的产品显微镜下颗粒检测图。

图2为发明专利文献CN 1278937C的产品显微镜下颗粒检测图。

图3为 实施例2的产品显微镜下颗粒检测图。

图4为 实施例3的产品显微镜下颗粒检测图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的材料如无特别说明，均为市售常规材料；所涉及的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。

实施例1：一种流延基板电子陶瓷用α-氧化铝

（1）以质量百分比计，该α-氧化铝由以下材料制成：

1）原料：工业一级氧化铝 98.38%，工业一级氢氧化铝0.50%；

2）添加矿化剂：氟化铝0.10%，氯化铵1.00%，氟化钡 0.02%。

（2）该α-氧化铝的制备方法具体如下：

1）按上述煅烧配方取原料和添加剂，经搅拌混合后，置于隧道窑中，在1350℃条件下煅烧，保温4小时，冷却至常温，得粗品；

2）将制得的α-氧化铝粗品拣选80目筛分，置于在球磨机中研磨，粒径控制在D50为1.8～2.2微米，得微粉；

3）将制得的微粉100目筛分后，得到成品。

（3）性能检测

采用GB/T--6609-2009 氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法检测Al₂O₃含量；采用YS/T976-2914 ɑ-Al₂O₃转化率测定方法检测α-相转化率，用于反应晶体结构；采用TM-QB03-2017 真实密度检测方法检测真密度，用于反映理论最密堆积的密度比重；采用TM-QB05-2017 原晶检测方法检测原晶粒径，用于反映形成的结晶体单个晶体大小；采用TM-QB08-2017 收缩检测方法检测收缩度，即95瓷标准配方造粒，干压20吨/10秒，成瓷烧结1580℃/3小时。用于反映氧化铝成瓷的收缩变化。

检测主要指标如下：

Al₂O₃＞99.7%，α-相转化率＞96%，真密度＞3.96g/cm³，原晶粒径1.5～2.0μm，收缩1.148～1.160%。

电子显微镜下观察产品颗粒状态如图1所示，得到成品原晶颗粒均匀，发明专利文献CN 1278937C的产品显微镜下颗粒检测图如图2所示。

可知，得到成品原晶颗粒均匀，晶体间结合疏松，可磨性好，易烧结。

实施例2：一种流延基板电子陶瓷用α-氧化铝

（1）以质量百分比计，该α-氧化铝由以下材料制成：

1）原料：工业一级氧化铝 90.00%，工业一级氢氧化铝8.00%；

2）添加矿化剂：氟化铝0.20%，氯化铵1.50%，氟化钡 0.30%。

（2）该α-氧化铝的制备方法具体如下：

1）按上述煅烧配方取原料和添加剂，经搅拌混合后，置于隧道窑中，在1450℃条件下煅烧，保温2小时，冷却至常温，得粗品；

2）将制得的α-氧化铝粗品拣选60目筛分，置于在球磨机中研磨，粒径控制在D50为2.2～2.8微米，得微粉；

3）将制得的微粉80目筛分后，得到成品。

（3）性能检测

检测方法同实施例1，检测主要指标如下：

Al₂O₃＞99.7%，α-相转化率＞96%，真密度＞3.96g/cm³，原晶粒径2～2.5μm，收缩1.138～1.152%。

电子显微镜下观察产品颗粒状态如图3所示，得到成品原晶颗粒均匀。

可知，得到成品原晶颗粒均匀，晶体间结合疏松，可磨性好，易烧结。

实施例3：一种流延基板电子陶瓷用α-氧化铝

（1）以质量百分比计，该α-氧化铝由以下材料制成：

1）原料：工业一级氧化铝 94.00%，工业一级氢氧化铝2.10%；

2）添加矿化剂：氟化铝0.90%，氯化铵2.50%，氟化钡 0.50%。

（2）该α-氧化铝的制备方法具体如下：

1）按上述煅烧配方取原料和添加剂，经搅拌混合后，置于隧道窑中，在1350℃条件下煅烧，保温2小时，冷却至常温，得粗品；

2）将制得的α-氧化铝粗品拣选70目筛分，置于在球磨机中研磨，粒径控制在D50为2.6～3.2微米，得微粉；

3）将制得的微粉120目筛分后，得到成品。

（3）性能检测

检测方法同实施例1，检测主要指标如下：

Al₂O₃＞99.7%，α-相转化率＞96%，真密度＞3.96g/cm³，原晶粒径2.5～3.0μm，收缩1.132～1.146%。

电子显微镜下观察产品颗粒状态如图4所示，晶体间结合疏松。

可知，得到成品原晶颗粒均匀，晶体间结合疏松，可磨性好，易烧结。

试验例：

2018年4月，分别采用实施例1和发明专利CN 1278937C的配方和方法制备流延基板电子陶瓷用α-氧化铝。

二者经济效益对比如下：

（1）实施例1采用工业一级氢氧化铝，降低原材料成本2%以上，为大于120元/吨；对矿化剂用量的调整，可使排放烟气小于50毫克/标准立方米，达烟气氮氧化物超低排放标准。

（2）以窑炉保温段6米计算，窑车1.5米，每窑车装载0.5～0.6吨煅烧，保温6小时，需90分钟进出窑1车；保温4小时，只需60分钟进出窑1车，实施例1产能提高33.3%，人工费用降低至少200元/吨；降低煅烧温度，1350度保持温度下降50度至1300，燃烧天燃气使用量由126Nm³/小时，下降至120Nm3/小时，节能减排达5%，节能减排5%以上，气耗降低大于90元/吨。

（3）实施例1制备时无需将原料粉碎磨细，降低制造成本200元/吨。

（4）实施例1拣选后增加筛分，使得窑具等耐火材料等杂质引入较少，提高产品的品质。

（5）实施例1直接用球磨机研磨，无需搅拌磨研磨、再烘干，降低制造成本300元/吨。

综上，实施例1单位产品制造成本下降至少900元/吨。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。