[發(fā)明專利]一種陶瓷基板及其3D打印方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011335999.7
• 申請(qǐng)日: 2020-11-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112358299B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈楚敬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州泛博增材技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/581
• 分類號(hào): C04B35/581;C04B35/622;C04B35/638;B33Y70/10;B33Y10/00
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種耐高溫、高導(dǎo)熱、電磁吸波陶瓷基板產(chǎn)品及其3D打印方法，所述方法包括以下步驟：制備3D打印所述陶瓷基板所需的混合陶瓷粉體；步驟二，制備3D打印所述陶瓷基板所需的陶瓷漿料；步驟三，基于陶瓷基板的數(shù)字模型3D打印所述陶瓷基板。本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)陶瓷基板，本發(fā)明的陶瓷基板具有耐高溫、高導(dǎo)熱、電磁吸波等優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于傳統(tǒng)制造方法而言，本發(fā)明的3D打印方法具有成本低、周期短、成型復(fù)雜形狀等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陶瓷材料3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于5G領(lǐng)域的耐高溫、高導(dǎo)熱、電磁吸波陶瓷基板及其3D打印方法。

背景技術(shù)

隨著5G技術(shù)的飛速發(fā)展，支持5G通信的電子設(shè)備也越來(lái)越多。然而，5G固然存在數(shù)據(jù)傳輸速度更快等優(yōu)勢(shì)，但是相應(yīng)地也存在一些尚待解決的問(wèn)題，其中一個(gè)就是支持5G技術(shù)的電力電子器件在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)面臨極大的發(fā)熱問(wèn)題。傳統(tǒng)基板一般在聚合物基體上印刷電力電子電路或器件，而聚合物基體熔點(diǎn)較低、散熱性差，因此難以滿足今后5G技術(shù)飛速發(fā)展帶來(lái)的電力電子器件發(fā)熱量巨大的問(wèn)題。

目前的一種解決思路是采用耐高溫的陶瓷基板，如氧化鋯陶瓷材料、氧化鋁陶瓷材料等。氧化鋯陶瓷材料、氧化鋁陶瓷材料雖耐熱較好，但導(dǎo)熱率較低，散熱效率低，因此以氮化鋁(AlN)陶瓷材料及其復(fù)合陶瓷材料為代表的高導(dǎo)熱材料體系逐漸興起，因其導(dǎo)熱率高在新型陶瓷基板中具有廣闊應(yīng)用前景。

然而，目前正在開(kāi)發(fā)的AlN陶瓷基板結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單，一般為平板結(jié)構(gòu)，并未經(jīng)過(guò)特殊的定向?qū)嵩O(shè)計(jì)。大量研究表明，如果經(jīng)過(guò)定向?qū)嵩O(shè)計(jì)，可有效提高陶瓷基板的散熱效果。但是經(jīng)過(guò)導(dǎo)熱設(shè)計(jì)的陶瓷基板一般為復(fù)雜形狀，傳統(tǒng)制備技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)。

此外，未來(lái)5G技術(shù)的發(fā)展要求內(nèi)部電力電子器件互相間的電磁干擾最小化，尤其是陶瓷基板不要對(duì)電力電子器件產(chǎn)生電磁干擾，這就要求陶瓷基板還要具有良好的電磁吸波性能，不對(duì)外散熱、反射電磁信號(hào)，對(duì)外界干擾最小化。因此，針對(duì)復(fù)雜形狀耐高溫、高導(dǎo)熱的陶瓷基板，還需要考慮其電磁吸波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述需求，本發(fā)明的目的是提供一種耐高溫、高導(dǎo)熱、電磁吸波陶瓷基板產(chǎn)品及其3D打印方法，用于解決現(xiàn)傳統(tǒng)陶瓷基板面臨的耐高溫有限、導(dǎo)熱低、復(fù)雜形狀難以制備、對(duì)電子器件電磁干擾較大等問(wèn)題。

一種陶瓷基板的3D打印方法，包括以下步驟：

步驟一，制備3D打印所述陶瓷基板所需的混合陶瓷粉體；

步驟二，制備3D打印所述陶瓷基板所需的陶瓷漿料；

步驟三，基于陶瓷基板的數(shù)字模型3D打印所述陶瓷基板。

進(jìn)一步地，還包括以下步驟：

步驟四，對(duì)步驟三得到的陶瓷基板進(jìn)行排膠脫脂；優(yōu)選地，該步驟的內(nèi)容包括：

將制備好的陶瓷基板生坯在氮?dú)鈿夥障?，?yōu)選氮?dú)鈿鈮?atm，以2～10℃/min的加熱速率，加熱到500～800℃后，保溫1～5h進(jìn)行排膠脫脂處理，確保生坯中固化的光敏樹(shù)脂完全裂解、碳化。

進(jìn)一步地，還包括以下步驟：

步驟五，對(duì)步驟四中脫脂后的陶瓷基板進(jìn)行無(wú)壓燒結(jié)；優(yōu)選地，該步驟的內(nèi)容包括：

將排膠脫脂后的陶瓷基板在真空燒結(jié)爐中，氬氣氣氛中，以1～5℃/min的加熱速率，加熱到1700～2100℃，保溫0.5～2h進(jìn)行無(wú)壓燒結(jié)。

進(jìn)一步地，步驟一種的所述混合陶瓷粉體的各組分的體積百分比如下：

AlN陶瓷粉體的體積分?jǐn)?shù)為80～90vol％，石墨烯所占的體積分?jǐn)?shù)為5～10vol％，邁克烯(MXene)所占的體積分?jǐn)?shù)為5～10vol％。

進(jìn)一步地，所述混合陶瓷粉體的具體制備步驟如下：