[发明专利]氧化铝陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化铝陶瓷及其制备方法，该方法包括如下步骤：将氧化铝粉制成浆料，得到粒径D90小于或等于0.8μm的氧化铝浆料；将氧化铝浆料干燥，得到氧化铝细粉；氧化铝粉中氧化铝的含量≥99wt％；将光敏树脂、第一分散剂和润滑剂加热融化后，加入氧化铝细粉和紫外光吸收剂，混合均匀后进行抽真空处理，得到氧化铝光固化浆料；将氧化铝光固化浆料经3D打印成型，得到氧化铝陶瓷坯体；将氧化铝陶瓷坯体经过常压脱脂烧结，得到氧化铝陶瓷；常压脱脂烧结的条件为：以(0.2～1)℃/min的速率升温至550℃～650℃，保温6h～10h，然后以(1～5)℃/min的速率升温至1200℃～1400℃，保温5h～8h。采用该方法制得的氧化铝陶瓷的致密度高、机械性能好，能够满足半导体设备对陶瓷材料的要求。

技术领域

本发明涉及陶瓷技术领域，特别是涉及一种氧化铝陶瓷及其制备方法。

背景技术

高纯氧化铝粉中氧化铝的含量大于99wt％，具有粒度均匀、易分散、化学性能稳定等特点，具有普通氧化铝粉(氧化铝含量大于80wt％)无法比拟的光、电、磁、热和机械性能，在半导体及液晶显示屏的刻蚀制造装备中，高纯氧化铝陶瓷作为抗等离子冲蚀材料已经得到了广泛应用。目前国内半导体行业的加速发展，必然导致半导体用氧化铝精密陶瓷的需求量加大。

目前氧化铝陶瓷的制作方法各不相同，其中，大量被工业化生产使用的方法是采用等静压成型、高温烧结、打磨加工、抛光等工艺，该方法主要适用于纯度为95％的氧化铝陶瓷，但对其它氧化铝陶瓷如纯度为99％的氧化铝陶瓷并不适合。上述方法制得的氧化铝陶瓷存在致密度较低、陶瓷的机械强度不高等问题，不能满足半导体设备对氧化铝陶瓷的要求。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高致密度及机械性能的氧化铝陶瓷及其制备方法。本发明的一个方面，提供一种氧化铝陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

将氧化铝粉制成浆料，得到粒径D90小于或等于0.8μm的氧化铝浆料；将所述氧化铝浆料干燥，得到氧化铝细粉；所述氧化铝粉中氧化铝的含量≥99wt％；

将光敏树脂、第一分散剂和润滑剂加热融化后，加入所述氧化铝细粉和紫外光吸收剂，混合均匀后进行抽真空处理，得到氧化铝光固化浆料；

将所述氧化铝光固化浆料经3D打印成型，得到氧化铝陶瓷坯体；

将所述氧化铝陶瓷坯体经过常压脱脂烧结，得到氧化铝陶瓷；

所述常压脱脂烧结的条件为：以(0.2～1)℃/min的速率升温至550℃～650℃，保温6h～10h，然后以(1～5)℃/min的速率升温至1200℃～1400℃，保温5h～8h。

上述制备方法以高纯氧化铝粉为原料，经过球磨得到D90≤0.8μm的氧化铝浆料，然后干燥，制得纳米级、高活性的球形氧化铝细粉，而后制成光固化浆料，采用3D打印成型制坯，满足半导体设备对陶瓷形状和尺寸精度的要求，经常压脱脂低温烧结，制成氧化铝陶瓷。由于氧化铝细粉的粒径小、烧结活性高，从而可以在1400℃以内完成烧结，且在低温下烧结氧化铝晶粒不会发生异常突变，晶粒尺寸均匀，能够制备出高致密度、高机械性能的氧化铝陶瓷，满足半导体设备对氧化铝陶瓷的需求。

同时，该方法的氧化铝陶瓷坯体可在常压下、1400℃以内完成烧结，因此使用普通的常压烧结炉即可满足烧结要求，可减少设备成本投入，而且烧结温度低，可大幅降低能耗成本。

在其中一些实施例中，所述氧化铝粉中氧化铝的含量≥99.99％、D50为0.3 μm～0.6μm、BET为10m²/g～20m²/g。

在其中一些实施例中，所述常压脱脂烧结的条件为：以(0.2～1)℃/min的速率升温至600℃，保温6h～10h，然后以(2～5)℃/min的速率升温至1200℃～1400℃，保温6h～8h。