專利名稱：一種99BeO陶瓷金屬化漿料及其制備法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及用于高純度(含量在99 %以上)BeO陶瓷表面 金屬化處理的金屬化漿料配方及其制備方法。
背景技術(shù)：
高純BeO陶瓷材料在室溫下熱傳導(dǎo)率約為285W/mK，在絕緣材料中，除遜于鉆石 (熱傳導(dǎo)率高達(dá)1800W/mK)夕卜，可與任何其他絕緣材料相匹敵。由于高純BeO陶瓷材料具有 這種高導(dǎo)熱性能和常規(guī)介質(zhì)具有的絕緣性能，使其在微波、毫米波、大功率、高組裝密度的 電子元器件或組件中得到廣泛應(yīng)用，并主要起承載及導(dǎo)熱的作用。 BeO陶瓷材料在微波、毫米波、大功率、高組裝密度的電子元器件或組件中應(yīng)用時， 一般情況下需要對其表面進(jìn)行金屬化處理。其表面金屬化處理工藝一般是先在BeO陶瓷材 料表面涂上或絲網(wǎng)印刷一層金屬漿料，經(jīng)氣氛燒結(jié)后再進(jìn)行適當(dāng)鍍鎳。目前BeO陶瓷金屬 化漿料通常采用W-Y與Mo-Mn體系配方。其中BeO陶瓷金屬化工藝比較成熟和商業(yè)化程度 比較高的是使用Mo-Mn體系，但是由于Mo金屬材料的導(dǎo)熱率比較低，熱導(dǎo)率為146W/mK，金 屬化層熱阻比較大，不利于發(fā)揮99BeO陶瓷高熱導(dǎo)率的優(yōu)點(diǎn)。 隨著電子設(shè)備的小型化和大功率化，為了使電子產(chǎn)品長期可靠工作，電子產(chǎn)品的 熱設(shè)計越顯重要。要把電子產(chǎn)品中的熱量快速散發(fā)出去，必須充分發(fā)揮99BeO陶瓷高熱導(dǎo) 率的優(yōu)點(diǎn)，為此高導(dǎo)熱99BeO陶瓷的金屬化漿料開始采用W-Y體系配方。因?yàn)殒u金屬材料 的導(dǎo)熱率比Mo金屬材料的導(dǎo)熱率高，達(dá)201W/mK，金屬化層熱阻比較小，更有利于熱量的散 發(fā)。但是，現(xiàn)有的W-Y體系配方的金屬化漿料在進(jìn)行金屬化處理時， 一方面存在金屬化燒結(jié) 溫度較高(通常在1600°C以上)，能耗較高的缺點(diǎn)；另一方面，高純BeO陶瓷在金屬化燒結(jié) (二次高溫?zé)Y(jié))過程中瓷體晶粒容易長大、產(chǎn)品會產(chǎn)生二次收縮和變形，使得產(chǎn)品尺寸精 度不容易控制，導(dǎo)致制造的電子元器件或組件產(chǎn)品密封性不高、產(chǎn)品合格率低等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種99BeO陶瓷(BeO含量在99%以上)金屬化漿料及其制備方法。 采用本發(fā)明提供的金屬化漿料對99氧化鈹陶瓷表面進(jìn)行金屬化處理時，可顯著降低金屬 化燒結(jié)溫度，氧化鈹陶瓷器件表面金屬化層具有更高的抗拉強(qiáng)度和導(dǎo)熱率；同時，其制備方 法工藝簡單，成本較低且具有良好的重復(fù)性，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 —種99Be0陶瓷金屬化漿料，由60 70%質(zhì)量的金屬化原料和30% 40%的有 機(jī)粘結(jié)劑組成。所述金屬化原料由70 90X質(zhì)量的金屬W和10 30%質(zhì)量的多元金屬氧 化物活性劑組成。所述多元金屬氧化物活性劑由MgO、 A1203、 Si02和一種以上含Sm、 Nd、 Pr 和Tb的氧化物組成，其組分的質(zhì)量百分比含量為:MgO :15 35%，A1203 :15 35%，Si02 : 30 60X，一種以上含Sm、Nd、Pr或Tb的氧化物3% 10%。所述有機(jī)粘結(jié)劑由乙基纖 維素、環(huán)氧酚醛烘干電位器漆、羥基苯甲醚和松油醇組成，各組分的質(zhì)量百分比含量為乙基纖維素5%，環(huán)氧酚醛烘干電位器漆25%，羥基苯甲醚35%，松油醇35%。 —種99Be0陶瓷金屬化槳料的制備方法，如

圖1所示，包括以下步驟 步驟l :制備多元金屬氧化物活性劑。取質(zhì)量百分比為15 35X的MgO、15 35X
的八1203、30 60%的Si02和3% 10%的一種以上含Sm、 Nd、 Pr或Tb的氧化物混合后，
經(jīng)球磨、烘干處理，并過250 300目篩，得到多元金屬氧化物活性劑。
其中，球磨時采用磨球?yàn)楝旇У那蚰C(jī)，加去離子水，水料球的質(zhì)量比為
5:1: 5，球磨時間為15 25小時；烘干時采用入熱風(fēng)循環(huán)烘箱，12(TC溫度條件下保溫 4小時以上。 步驟2 :制備金屬化原料。取10 30%質(zhì)量的步驟1所得多元金屬氧化物活性劑 與70 90%質(zhì)量的金屬鴇粉混合后，經(jīng)球磨、烘干處理，并過250 300目篩，得到金屬化 原料。
其中，球磨時采用磨球?yàn)楝旇У那蚰C(jī)，加酒精，酒精料球的質(zhì)量比為
5:1: 5，球磨時間為15 25小時；烘干時采用入熱風(fēng)循環(huán)烘箱，7(TC溫度條件下保溫3
小時以上。 步驟3 :制備金屬化漿料。取60 70%質(zhì)量的步驟2所得金屬化原料和30% 40%的有機(jī)粘結(jié)劑放入振磨機(jī)中振磨混合，振磨時間為1 3小時，振磨后濾除振磨球即得 99BeO陶瓷金屬化漿料。其中，所述有機(jī)粘結(jié)劑由乙基纖維素、環(huán)氧酚醛烘干電位器漆、羥基 苯甲醚和松油醇組成，各組分的質(zhì)量百分比含量為乙基纖維素5%，環(huán)氧酚醛烘干電位
器漆25%，羥基苯甲醚35%，松油醇35%。 本發(fā)明提供的99BeO陶瓷金屬化漿料中，金屬化原料采用金屬鎢作為主體材料， 并輔以多元氧化物活性劑(由MgO、 A1203、 Si02和一種以上含Sm、 Nd、 Pr或Tb的氧化物組 成)。該多元氧化物活性劑在比較低的金屬化燒結(jié)過程中能與99BeO陶瓷表面反應(yīng)生成液 相，鎢分子被燒結(jié)。由于液相流動性好、滲入燒結(jié)的鎢粉的間隙，冷卻后在99BeO陶瓷的表 面形成一結(jié)構(gòu)均勻、結(jié)合牢固的鎢金屬化層。本發(fā)明提供的99BeO陶瓷金屬化漿料由于采 用MgO、Al203、Si02和一種以上含Sm、Nd、Pr或Tb的氧化物新體系，玻璃相形成溫度比較低， 能有效降低金屬化燒結(jié)溫度(1400°C 1500°C )。同時，其制備方法工藝簡單、可以有效地 降低生產(chǎn)成本以及減少制備環(huán)節(jié)的復(fù)雜性，且具有良好的重復(fù)性，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
說明書附圖 圖1為本發(fā)明提供的99BeO陶瓷金屬化漿料的制備方法的流程示意圖。 圖2為采用本發(fā)明提供的99BeO陶瓷金屬化漿料對99Be0陶瓷進(jìn)行金屬化處理后
BeO陶瓷與金屬化層的斷面掃描電鏡圖。 圖3為采用本發(fā)明提供的99Be0陶瓷金屬化漿料對99Be0陶瓷進(jìn)行金屬化處理后 BeO陶瓷表面金屬化層的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施例1 :取15 35X質(zhì)量的Mg0、15 35%質(zhì)量的Al203、30 60%質(zhì)量的Si02禾P 3%
10%質(zhì)量的3!11203放入裝有瑪瑙球的球磨罐中，添加去離子水，水料球的質(zhì)量比為
5:1: 5 ;將球磨罐置于球磨機(jī)上進(jìn)行球磨，球磨時間為15 25小時，球磨結(jié)束后，用濾網(wǎng)分離瑪瑙球，并將料放入熱風(fēng)循環(huán)烘箱烘干，12(TC保溫4小時；將烘干的材料過250 300 目篩兩到三遍，得到多元金屬氧化物活性劑。將10% 30%質(zhì)量的多元金屬氧化物活性劑 與70 90%質(zhì)量的鎢粉混合，放入裝有瑪瑙球的球磨罐中，添加酒精，酒精料球的質(zhì) 量比為5 : 1 : 5，把球磨罐置于球磨機(jī)上進(jìn)行球磨，球磨時間為15 25小時；球磨結(jié)束 后，濾除瑪瑙球并將料放于烘箱，70°C的溫度條件下保溫3小時，將烘干的原料過250 300 目篩兩到三遍，得到金屬化原料。取60 70%質(zhì)量的金屬化原料和30 40%的有機(jī)粘結(jié) 劑放入振磨機(jī)中振磨混合，振磨時間為1 3小時，振磨后濾除振磨球即得99Be0陶瓷金屬 化漿料；其中，所述有機(jī)粘結(jié)劑由乙基纖維素、環(huán)氧酚醛烘干電位器漆、羥基苯甲醚和松油 醇組成，各組分的質(zhì)量百分比含量為乙基纖維素5%，環(huán)氧酚醛烘干電位器漆25%，羥 基苯甲醚35%，松油醇35%。 采用絲網(wǎng)印刷工藝將上述制備的99Be0陶瓷金屬化槳料涂覆于99Be0陶瓷材料表 面，然后放入氣氛爐中燒結(jié)，在144(TC溫度條件下保溫30分鐘，得到金屬化陶瓷器件A。經(jīng) 測試，金屬化陶瓷器件A的抗拉強(qiáng)度為57MPa左右，無收縮和變形。
具體實(shí)施例2 : 取20 40%質(zhì)量的Mg0、15 35%質(zhì)量的Al203、30 60%質(zhì)量的Si02、2. 5% 8%質(zhì)量的3111203和0. 5 2%質(zhì)量的配203放入裝有瑪瑙球的球磨罐中，添加去離子水，水
料球的質(zhì)量比為5:i:5 ;將球磨罐置于球磨機(jī)上進(jìn)行球磨，球磨時間為15 25小
時，球磨結(jié)束后，用濾網(wǎng)分離瑪瑙球，并將料放入熱風(fēng)循環(huán)烘箱烘干，12(TC保溫4小時；將 烘干的材料過250 300目篩兩到三遍，得到多元金屬氧化物活性劑。將10% 30%質(zhì)量 的多元金屬氧化物活性劑與70 90%質(zhì)量的鎢粉混合，放入裝有瑪瑙球的球磨罐中，添加
酒精，酒精料球的質(zhì)量比為5 : i : 5，把球磨罐置于球磨機(jī)上進(jìn)行球磨，球磨時間為
15 25小時；球磨結(jié)束后，濾除瑪瑙球并將料放于烘箱，7(TC的溫度條件下保溫3小時，將 烘干的原料過250 300目篩兩到三遍，得到金屬化原料。取60 70%質(zhì)量的金屬化原料 和30% 40%的有機(jī)粘結(jié)劑放入振磨機(jī)中振磨混合，振磨時間為1 3小時，振磨后濾除 振磨球即得99BeO陶瓷金屬化漿料；其中，所述有機(jī)粘結(jié)劑由乙基纖維素、環(huán)氧酚醛烘干電 位器漆、羥基苯甲醚和松油醇組成，各組分的質(zhì)量百分比含量為乙基纖維素5%，環(huán)氧酚
醛烘干電位器漆25%，羥基苯甲醚35%，松油醇35%。 采用絲網(wǎng)印刷工藝將上述制備的99BeO陶瓷金屬化槳料涂覆于99Be0陶瓷材料表 面，然后放入氣氛爐中燒結(jié)，在144(TC溫度條件下保溫30分鐘，得到金屬化陶瓷器件B。經(jīng) 測試，金屬化陶瓷器件B的抗拉強(qiáng)度為65MPa左右，無收縮和變形。
具體實(shí)施例3 : 取15 35X質(zhì)量的Mg0、15 35%質(zhì)量的Al203、30 60%質(zhì)量的Si02、2. 5% 8%質(zhì)量的Sm203和0. 5 2%質(zhì)量的Pr60n放入裝有瑪瑙球的球磨罐中，添加去離子水，
水料球的質(zhì)量比為5:i:5 ;將球磨罐置于球磨機(jī)上進(jìn)行球磨，球磨時間為15 25
小時，球磨結(jié)束后，用濾網(wǎng)分離瑪瑙球，并將料放入熱風(fēng)循環(huán)烘箱烘干，12(TC保溫4小時； 將烘干的材料過250 300目篩兩到三遍，得到多元金屬氧化物活性劑。將10% 30%質(zhì) 量的多元金屬氧化物活性劑與70 90%質(zhì)量的鎢粉混合，放入裝有瑪瑙球的球磨罐中，添
加酒精，酒精料球的質(zhì)量比為5 : i : 5，把球磨罐置于球磨機(jī)上進(jìn)行球磨，球磨時間為
15 25小時；球磨結(jié)束后，濾除瑪瑙球并將料放于烘箱，7(TC的溫度條件下保溫3小時，將
5烘干的原料過250 300目篩兩到三遍，得到金屬化原料。取60 70%質(zhì)量的金屬化原料 和30% 40%的有機(jī)粘結(jié)劑放入振磨機(jī)中振磨混合，振磨時間為1 3小時，振磨后濾除 振磨球即得99BeO陶瓷金屬化漿料；其中，所述有機(jī)粘結(jié)劑由乙基纖維素、環(huán)氧酚醛烘干電 位器漆、羥基苯甲醚和松油醇組成，各組分的質(zhì)量百分比含量為乙基纖維素5%，環(huán)氧酚
醛烘干電位器漆25%，羥基苯甲醚35%，松油醇35%。 采用絲網(wǎng)印刷工藝將上述制備的99BeO陶瓷金屬化槳料涂覆于99BeO陶瓷材料表 面，然后放入氣氛爐中燒結(jié)，在144(TC溫度條件下保溫30分鐘，得到金屬化陶瓷器件C。經(jīng) 測試，金屬化陶瓷器件C的抗拉強(qiáng)度為60MPa左右，無收縮和變形。
具體實(shí)施例4 : 取20 40%質(zhì)量的Mg0、15 35%質(zhì)量的Al203、30 60%質(zhì)量的Si02、2. 5% 8%質(zhì)量的3111203和0. 5 2%質(zhì)量的化407放入裝有瑪瑙球的球磨罐中，添加去離子水，水
料球的質(zhì)量比為5:i:5 ;將球磨罐置于球磨機(jī)上進(jìn)行球磨，球磨時間為15 25小
時，球磨結(jié)束后，用濾網(wǎng)分離瑪瑙球，并將料放入熱風(fēng)循環(huán)烘箱烘干，12(TC保溫4小時；將 烘干的材料過250 300目篩兩到三遍，得到多元金屬氧化物活性劑。將10% 30%質(zhì)量 的多元金屬氧化物活性劑與70 90%質(zhì)量的鎢粉混合，放入裝有瑪瑙球的球磨罐中，添加
酒精，酒精料球的質(zhì)量比為5 : i : 5，把球磨罐置于球磨機(jī)上進(jìn)行球磨，球磨時間為
15 25小時；球磨結(jié)束后，濾除瑪瑙球并將料放于烘箱，7(TC的溫度條件下保溫3小時，將 烘干的原料過250 300目篩兩到三遍，得到金屬化原料。取60 70%質(zhì)量的金屬化原料 和30% 40%的有機(jī)粘結(jié)劑放入振磨機(jī)中振磨混合，振磨時間為1 3小時，振磨后濾除 振磨球即得99BeO陶瓷金屬化漿料；其中，所述有機(jī)粘結(jié)劑由乙基纖維素、環(huán)氧酚醛烘干電 位器漆、羥基苯甲醚和松油醇組成，各組分的質(zhì)量百分比含量為乙基纖維素5%，環(huán)氧酚
醛烘干電位器漆25%，羥基苯甲醚35%，松油醇35%。 采用絲網(wǎng)印刷工藝將上述制備的99BeO陶瓷金屬化槳料涂覆于99BeO陶瓷材料表 面，然后放入氣氛爐中燒結(jié)，在144(TC溫度條件下保溫30分鐘，得到金屬化陶瓷器件D。經(jīng) 測試，金屬化陶瓷器件D的抗拉強(qiáng)度為55MPa左右，無收縮和變形。
權(quán)利要求
一種99BeO陶瓷金屬化漿料，由60～70％質(zhì)量的金屬化原料和30％～40％的有機(jī)粘結(jié)劑組成；所述金屬化原料由70～90％質(zhì)量的金屬W和10～30％質(zhì)量的多元金屬氧化物活性劑組成；所述多元金屬氧化物活性劑由MgO、Al2O3、SiO2和一種以上含Sm、Nd、Pr或Tb的氧化物組成，各組分的質(zhì)量百分比含量為MgO20～40％，Al2O315～35％，SiO230～60％，一種以上含Sm、Nd、Pr或Tb的氧化物3％～10％；所述有機(jī)粘結(jié)劑由乙基纖維素、環(huán)氧酚醛烘干電位器漆、羥基苯甲醚和松油醇組成，各組分的質(zhì)量百分比含量為乙基纖維素5％，環(huán)氧酚醛烘干電位器漆25％，羥基苯甲醚35％，松油醇35％。
2. —種99Be0陶瓷金屬化槳料的制備方法，包括以下步驟 步驟1 :制備多元金屬氧化物活性劑；取質(zhì)量百分比為20 40X的Mg0、15 35%的Al203、30 60%的Si02和3% 10% 的一種以上含Sm、Nd、Pr或Tb的氧化物混合后，經(jīng)球磨、烘干處理，并過250 300目篩，得 到多元金屬氧化物活性劑；步驟2:制備金屬化原料；取10 30%質(zhì)量的步驟1所得多元金屬氧化物活性劑與70 90%質(zhì)量的金屬鎢粉 混合后，經(jīng)球磨、烘干處理，并過250 300目篩，得到金屬化原料；步驟3:制備金屬化漿料；取60 70%質(zhì)量的步驟2所得金屬化原料和30% 40%的有機(jī)粘結(jié)劑放入振磨機(jī)中 振磨混合，振磨時間為1 3小時，振磨后濾除振磨球即得99BeO陶瓷金屬化漿料；其中，所 述有機(jī)粘結(jié)劑由乙基纖維素、環(huán)氧酚醛烘干電位器漆、羥基苯甲醚和松油醇組成，各組分的質(zhì)量百分比含量為乙基纖維素5%，環(huán)氧酚醛烘干電位器漆25%，羥基苯甲醚35%，松 油醇35%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的99BeO陶瓷金屬化漿料的制備方法，其特征在于，步驟l中球磨時采用磨球?yàn)楝旇У那蚰C(jī)，加去離子水，水料球的質(zhì)量比為5 : i : 5，球磨時間為15 25小時；烘干時采用入熱風(fēng)循環(huán)烘箱，12(TC溫度條件下保溫4小時以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的99Be0陶瓷金屬化漿料的制備方法，其特征在于，步驟2中球磨時采用磨球?yàn)楝旇У那蚰C(jī)，加酒精，酒精料球的質(zhì)量比為5 : i : 5，球磨時間為15 25小時；烘干時采用入熱風(fēng)循環(huán)烘箱，7(TC溫度條件下保溫3小時以上。
全文摘要
一種99BeO陶瓷金屬化漿料及其制備法，屬于電子材料技術(shù)領(lǐng)域。由60～70％質(zhì)量的金屬化原料和30％～40％的有機(jī)粘結(jié)劑組成。所述金屬化原料由70～90％質(zhì)量的金屬W和10～30％質(zhì)量的多元金屬氧化物活性劑組成。所述多元金屬氧化物活性劑由MgO、Al2O3、SiO2和一種以上含Sm、Nd、Pr或Tb的氧化物組成。首先采用MgO、Al2O3、SiO2等原料和球磨工藝制備多元金屬氧化物活性劑；然后混入金屬鎢粉，球磨烘干后得到金屬化原料；最后混入有機(jī)粘結(jié)劑，振磨后得到金屬化漿料。采用本發(fā)明提供的金屬化漿料對99氧化鈹陶瓷表面進(jìn)行金屬化時，可降低金屬化燒結(jié)溫度，氧化鈹陶瓷器件表面金屬層具有更高的抗拉強(qiáng)度和導(dǎo)熱率；同時，其制備方法工藝簡單，成本較低且具有良好的重復(fù)性，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C04B41/88GK101774826SQ201010028099
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者張樹人, 張韶華, 鐘朝位 申請人:電子科技大學(xué)