[实用新型]一种大规格氧化铝陶瓷基片烧结窑有效

专利信息
申请号: 201320241146.6 申请日: 2013-05-07
公开(公告)号: CN203396236U 公开(公告)日: 2014-01-15
发明(设计)人: 段明新 申请(专利权)人: 珠海微晶新材料科技有限公司
主分类号: F27B9/02 分类号: F27B9/02;F27B9/22;F27B9/30;F27B9/40
代理公司: 广州三环专利代理有限公司 44202 代理人: 温旭
地址: 519000 广东省*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 规格 氧化铝陶瓷 烧结
【说明书】:

【技术领域】

实用新型涉及厚膜及混合集成电路、电力电子行业陶瓷覆铜板、大功率LED封装等行业的烧结窑技术领域,特别涉及一种大规格氧化铝陶瓷基片烧结窑。

【背景技术】

目前,大功率电路用的电路基板及功率元器件封装常用陶瓷材料,因为树脂材料不敷散热及绝缘耐压等要求。最常用的是96%氧化铝陶瓷基片,厚度一般在0.25MM~1.0MM。

为了保证大规模生产中产品质量稳定,国际主流的96%氧化铝陶瓷基片坯片成型工艺为涂布法。坯片中含有大量的用于充分分散均匀、粘结、增加塑性的有机物,这些有机物在烧结窑中在适当温度下裂解挥发排出,称之为“排胶”。 

为了提高后续电路制作、覆铜或封装的效率,对陶瓷基片的长宽尺寸要求越来越大,在厚膜及混合集成电路、电力电子行业陶瓷覆铜板、大功率LED封装等行业应用中,5英寸X 5英寸以上的规格已成为主流,传真机、打印机的定影电路用的陶瓷基片需要11英寸至15英寸。 

传统的电加热推板式隧道窑主要为适应3英寸X 3英寸的片式电阻基板及4英寸X 5英寸以下的厚膜电路基板设计的,无法满足大规格基板烧结的要求。具体体现在以下几个方面: 

1、由于基片烧结一般采用多片叠烧以提高效率、节省能耗,大规格坯片叠烧时坯片中央部位与周边部位的排胶要均匀、基本同步,否则局部进入更高的温区排胶会导致瓷片开裂;因而需要更有效的排胶系统设计。

传统的排胶方式多为顶部搅拌风机对窑内含有裂解后有机气体的混合气体抽吸出来,并将抽吸出的气体的一部分灌注回窑内以扰动窑内气氛、均化温场。由于陶瓷基片在烧结窑中是多片叠片置于承烧板上,承烧板又多层架空码放,顶部抽吸的方式必定导致上中下层及中央与两边抽吸不匀,中下层的中央部位排胶滞后,若此未充分排胶之坯片进入到高温区,会发生强氧化(燃烧)现象,造成坯体炸裂,最终表现为瓷片裂片现象。大规格基片需用大规格承烧板,窑炉炉膛宽,这就扩大了这种抽吸力的差异,致使中下层的中央部位排胶更加滞后,裂片问题更加严重。此外,炉顶风机的轴承与风叶长期在窑内高温下运行磨损的铁屑进入坯片上,导致常出现烧出的瓷片黄色斑点缺陷。 

2、96%氧化铝陶瓷要在1600℃以上的高温下烧结成瓷,而大规格基片烧结要求宽炉膛,宽炉膛的炉顶板跨距大,在高温下易变形、断裂,需可靠的结构设计和耐火材料。 

传统炉顶多为整两段式设计结构,在此结构中受温度变化的胀、缩影响时,炉顶板会以炉堂中的楔入式定位结构为圆轴发生膨胀变形,同时顶板因在窑炉彻筑过程中,侧墙安装比较紧凑以免顶板脱落,在顶板变形量较大而给予的变形位移空间不够时,易造成顶板损坏,甚至断裂脱落。而在大规格基片烧结的宽炉膛中,若再采用这种结构,断裂脱落的问题将更加严重。 

3、传统窑炉在尾部800℃以后设计较多余热管道排空,而这些余热因为是强制排放,不易受控,所以基本都是直排在大气中,造成较大浪费。 

传统窑炉余热排放多采用在窑炉降温段顶部设计排风管道,这种设计虽然利用了热风自然上升的循环原理,但在降温过程中会以窑炉形成一定的温差梯度,越接近排风口处的温度越高,在窑内的产品各点降温速率差异性较大,造成内应力也不一致,也会造成产品的翘曲变形。而且因为这样的尾气排放是直排室外,造成较大的能源浪费。 

4、其它配套问题。 

因为传统电推板窑设计为适合生产小规格瓷片,所以上述1~3点说明已经决定了窑腔小,推板也相应小,推板尺寸小又决定的窑长较小,传统推板窑不长于25米,虽然传统窑炉也有自动循环送料系统,但因为整体结构小,各种元器件选型容易,推机(机械推进)都采用小吨位,整体结构设计相对简单。 

【实用新型内容】

为了解决现有技术中存在的上述技术问题,本实用新型提供了一种可制造出具有当前国际水平的大规格氧化铝陶瓷基片,生产效率高,烧结能耗、劳动强度和人工成本度低的大规格氧化铝陶瓷基片烧结窑。

本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案为: 

一种大规格氧化铝陶瓷基片烧结窑,包括有窑炉、推板、推板驱动装置和贯穿整个所述窑炉的轨道;所述窑炉主要由可形成左右平稳对流气流的有利于大规格基片中央部位有机物裂解挥发的排胶段、具有适应于大规格基片高温烧结的宽炉膛结构的升温段和烧结段、具有合理控制降温和余热利用的快速降温段组成,所述排胶段、升温段、烧结段和快速降温段从所述窑炉的窑头至窑尾依次连接。

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