[實(shí)用新型]一種大規(guī)格氧化鋁陶瓷基片燒結(jié)窯

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320241146.6
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN203396236U
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段明新
• 申請（專利權(quán)）人: 珠海微晶新材料科技有限公司
• 主分類號: F27B9/02
• 分類號: F27B9/02;F27B9/22;F27B9/30;F27B9/40
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭

【技術(shù)領(lǐng)域】

本實(shí)用新型涉及厚膜及混合集成電路、電力電子行業(yè)陶瓷覆銅板、大功率LED封裝等行業(yè)的燒結(jié)窯技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大規(guī)格氧化鋁陶瓷基片燒結(jié)窯。

【背景技術(shù)】

目前，大功率電路用的電路基板及功率元器件封裝常用陶瓷材料，因?yàn)闃渲牧喜环笊峒敖^緣耐壓等要求。最常用的是96%氧化鋁陶瓷基片，厚度一般在0.25MM～1.0MM。

為了保證大規(guī)模生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，國際主流的96%氧化鋁陶瓷基片坯片成型工藝為涂布法。坯片中含有大量的用于充分分散均勻、粘結(jié)、增加塑性的有機(jī)物，這些有機(jī)物在燒結(jié)窯中在適當(dāng)溫度下裂解揮發(fā)排出，稱之為“排膠”。?

為了提高后續(xù)電路制作、覆銅或封裝的效率，對陶瓷基片的長寬尺寸要求越來越大，在厚膜及混合集成電路、電力電子行業(yè)陶瓷覆銅板、大功率LED封裝等行業(yè)應(yīng)用中，5英寸X?5英寸以上的規(guī)格已成為主流，傳真機(jī)、打印機(jī)的定影電路用的陶瓷基片需要11英寸至15英寸。?

傳統(tǒng)的電加熱推板式隧道窯主要為適應(yīng)3英寸X?3英寸的片式電阻基板及4英寸X?5英寸以下的厚膜電路基板設(shè)計(jì)的，無法滿足大規(guī)格基板燒結(jié)的要求。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：?

1、由于基片燒結(jié)一般采用多片疊燒以提高效率、節(jié)省能耗，大規(guī)格坯片疊燒時坯片中央部位與周邊部位的排膠要均勻、基本同步，否則局部進(jìn)入更高的溫區(qū)排膠會導(dǎo)致瓷片開裂；因而需要更有效的排膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

傳統(tǒng)的排膠方式多為頂部攪拌風(fēng)機(jī)對窯內(nèi)含有裂解后有機(jī)氣體的混合氣體抽吸出來，并將抽吸出的氣體的一部分灌注回窯內(nèi)以擾動窯內(nèi)氣氛、均化溫場。由于陶瓷基片在燒結(jié)窯中是多片疊片置于承燒板上，承燒板又多層架空碼放，頂部抽吸的方式必定導(dǎo)致上中下層及中央與兩邊抽吸不勻，中下層的中央部位排膠滯后，若此未充分排膠之坯片進(jìn)入到高溫區(qū)，會發(fā)生強(qiáng)氧化（燃燒）現(xiàn)象，造成坯體炸裂，最終表現(xiàn)為瓷片裂片現(xiàn)象。大規(guī)格基片需用大規(guī)格承燒板，窯爐爐膛寬，這就擴(kuò)大了這種抽吸力的差異，致使中下層的中央部位排膠更加滯后，裂片問題更加嚴(yán)重。此外，爐頂風(fēng)機(jī)的軸承與風(fēng)葉長期在窯內(nèi)高溫下運(yùn)行磨損的鐵屑進(jìn)入坯片上，導(dǎo)致常出現(xiàn)燒出的瓷片黃色斑點(diǎn)缺陷。?

2、96%氧化鋁陶瓷要在1600℃以上的高溫下燒結(jié)成瓷，而大規(guī)格基片燒結(jié)要求寬爐膛，寬爐膛的爐頂板跨距大，在高溫下易變形、斷裂，需可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和耐火材料。?

傳統(tǒng)爐頂多為整兩段式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，在此結(jié)構(gòu)中受溫度變化的脹、縮影響時，爐頂板會以爐堂中的楔入式定位結(jié)構(gòu)為圓軸發(fā)生膨脹變形，同時頂板因在窯爐徹筑過程中，側(cè)墻安裝比較緊湊以免頂板脫落，在頂板變形量較大而給予的變形位移空間不夠時，易造成頂板損壞，甚至斷裂脫落。而在大規(guī)格基片燒結(jié)的寬爐膛中，若再采用這種結(jié)構(gòu)，斷裂脫落的問題將更加嚴(yán)重。?

3、傳統(tǒng)窯爐在尾部800℃以后設(shè)計(jì)較多余熱管道排空，而這些余熱因?yàn)槭菑?qiáng)制排放，不易受控，所以基本都是直排在大氣中，造成較大浪費(fèi)。?

傳統(tǒng)窯爐余熱排放多采用在窯爐降溫段頂部設(shè)計(jì)排風(fēng)管道，這種設(shè)計(jì)雖然利用了熱風(fēng)自然上升的循環(huán)原理，但在降溫過程中會以窯爐形成一定的溫差梯度，越接近排風(fēng)口處的溫度越高，在窯內(nèi)的產(chǎn)品各點(diǎn)降溫速率差異性較大，造成內(nèi)應(yīng)力也不一致，也會造成產(chǎn)品的翹曲變形。而且因?yàn)檫@樣的尾氣排放是直排室外，造成較大的能源浪費(fèi)。?

4、其它配套問題。?

因?yàn)閭鹘y(tǒng)電推板窯設(shè)計(jì)為適合生產(chǎn)小規(guī)格瓷片，所以上述1～3點(diǎn)說明已經(jīng)決定了窯腔小，推板也相應(yīng)小，推板尺寸小又決定的窯長較小，傳統(tǒng)推板窯不長于25米，雖然傳統(tǒng)窯爐也有自動循環(huán)送料系統(tǒng)，但因?yàn)檎w結(jié)構(gòu)小，各種元器件選型容易，推機(jī)（機(jī)械推進(jìn)）都采用小噸位，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對簡單。?

【實(shí)用新型內(nèi)容】

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種可制造出具有當(dāng)前國際水平的大規(guī)格氧化鋁陶瓷基片，生產(chǎn)效率高，燒結(jié)能耗、勞動強(qiáng)度和人工成本度低的大規(guī)格氧化鋁陶瓷基片燒結(jié)窯。

本實(shí)用新型解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：?

一種大規(guī)格氧化鋁陶瓷基片燒結(jié)窯，包括有窯爐、推板、推板驅(qū)動裝置和貫穿整個所述窯爐的軌道；所述窯爐主要由可形成左右平穩(wěn)對流氣流的有利于大規(guī)格基片中央部位有機(jī)物裂解揮發(fā)的排膠段、具有適應(yīng)于大規(guī)格基片高溫?zé)Y(jié)的寬爐膛結(jié)構(gòu)的升溫段和燒結(jié)段、具有合理控制降溫和余熱利用的快速降溫段組成，所述排膠段、升溫段、燒結(jié)段和快速降溫段從所述窯爐的窯頭至窯尾依次連接。