Связка для изготовления вакуумплотной керамики

108596 Изобретение относится к материаламдля электронной техники, в частностикорундовой керамике, используемойпри изготовлении пассивной части гиб.ридных интегральных схем (ГИС),В производстве керамики для электронной промышленности используютсяФормовочные массы пресс-порошковые,пластичные и шликерные) на связкахиз химически чистых веществ, которые 1 Ополностью, реже частично, удаляютсяиэ керамических заготовок на стадииих высокотемпературной обработки.Известен состав технологическойсвязки для изготовления вакуумплотной 11корундовой керамики 111, содержащийследующие компоненты, мас, ч;Оксихлорид алюминия(в пересчете на А 1 О,) 15 - 25зВода 75-85 пТакая связка вводится в количестве 5-15 мас. ч, в пресс-порошковыеФормовочные массы для изготовлениякерамических заготовок методом полусухого прессования. Содержащийся в 25связке оксихлорид алюминия способствует снижению .температуры обжига корундовой керамики, ускорению ее сгекания и уменьшению рекристаллизационного роста зерен оксида алюминия вкерамическом черепке. Однако плотность керамических крессовок из Фор.мовочных масс на связке из водногораствора оксихлорида алюминия неочень высокая, что вецет к значитель-,ной усадке изделий во время завершающего обжига, Кроме того, повышенная абразивная способность порошковых масс ведет к быстрому изнашиванию рабочей поверхности матрицыпресс-Формы что отрицательно сказывается на равноплотности и целостнос керамических прессовок. Бсеэто снижает выход годной продукции. Из известных связок, применяемых в производстве корундовых подложек Формуемых методомпленочного" литья из шликеоных масс., по составу ингредиентов к предлагаемой наиболее близ ка связка на основе ацетон-бензино 3 к 1ваго раствора каучука ф , содержащая составные компоненты в следуюших отношениях., мас. ч.:Каучук 5,0-б,4Ацетон 4 ф) 9 А 7 53Бензин 42,9-47,5Временная связка данного состава вводится в литейный шликер в колио 2честве 45-48 мас, ч. Отлитые из негозаготовки имеют относительно большую плотность, но большое количество связки, полностью удаляющейся принагревании из керамической массы,служит причиной деФормации изделий,а также образования повышенной внутри- и межзерновой пористости, В ито.ге уменьшается выход годных изделий и нижается их качество, главным образом чистота полированной поверхности подложек.Целью изобретения является повышение плотности отливок, выхода год,ной продукции и класса чистоты поли. рованной поверхности изделий,Поставленная цель достигается тем, что связка для изготовления вакуумплотной керамики методом шликерного литья, содержащая каучук, ацетон и бензин, дополнительно содержит глицерин, дибутилфталат, стеариновую кислоту и оксихлорид алюминия в пересчете на А 120) при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:Каучук 5-10Ацетон 30-40Бензин 45-50.лицерин О, 1-10ДибутилФталат 0,05-1Стеариновая кислота О, 1-1Оксихлорид ажоминия в пересчете на А 1 О) . 1 - 10Керамические подложки изготавливают посредством полировки отшлиФованных пластин требуемого размера, вырезанных из обожженных в две стадии ,сначала на воздухе при 115050 С, затем в вакууме при 1725+25 С) заготовок, вырубленных из прокатанных пакетов пленочных отливок, сФормованных из шлихера, содержащего 30-40 мас, l связки остальное - корундовый наполнитель(в известном составе 45 - 487 связки)Введение в состав ацетонобензинового раствора, каучука, глицерина и дибутилФталата позволяет не только .низить содержание в ней легколетучих растворителей, стабилизировать технологические свойства шликера и повысить прочность эластичной заготовки, но и значительно сократить расход связки в линейной массе, что способствует повышению плотности отлизки, уменьшению усадки заготовокпри обжиге, а также снизить общее число и размеры пор в керамических изделиях.Добавка в состав связки стеариновой кислоты предотвращает агрегацию зерен корундового порошка в процессе приготовления и хранения шликерной массы и способствует получению керамических отливок с более. равномерным распределением по их объему мелкозернистого наполнителя.Принципиальное отличие состоит в том, что добавка к связке оксихлорида алюминия интенсифицирует процесс обжига, тормозит рекристаллизационный 5 рост зерен корунда, повышает механическую прочность и плотность корундовых подложек, уменьшает фон пористости, что, в свою очередь, позволяет увеличить общий выход годных иэделий и повысить их качество эа счет улучшения класса чистоты полированнойповерхности подложек.Дибутилфталат вводится в состав связки с целью предотвращения агрегации мелких зерен керамического наполнителя и снижения в составе связкиколичества органических растворителей. Однако использование в составе связки только одного дибутилфталата ведет к резкому ухудшению свойств отлитой керамической пленки;,",на лег ко рвется.и быстро теряет эла"тичность, что затрудняет последующие операции обработки пленочной заготов.35 ки. Введение в состав связки совмест. но с дибутилфталатом глицерина способствует получению плотной. без раэ рывов, рленки, обладающей после удаления (частичного) из нее ацетона и бензина повышенной эластичностью и хорошей клейкостью, Прокатанные из такой пленки заготовки сохраняют длительное время жластичность, а это, в свою очередь, способствует получению высококачественных заготовок керамических подложек и полностью устраняет брак на стадии их вырубки. Введение в состав связки только одного глицерина (без дибутилфталата) сопровождается тем, что отлитая пленка не всегда получается равно- плотной из-за невоспроизводимой диспергации зерен порошка наполнителя в связке.55Связка может быть использована и в производстве вакуумплотной керами- ки на основе алюмомагнезиальной шпинели и муллита, титанатов и цирконатов щелочноземельных металлов, стеатита, форстерита и кордиерита. Из мелкозернистрых порошков названных материалов и предлагаемой связки образуются шликерные массы для пленочного литья керамических заготовок, спекающиеся до нулевого водо- поглощения.П р и м е р 1. К 2190 г порошкообразного глинозема с удельной по" верхностью 7000-8000 см /г, содержа" щего не менее 99,5 мас.(в виде корунда) и 0,25 мас.добавки оксида магния, прибавляют 810 г связки, . в состав которой входят мас.: каучук 5; ацетон 40; бензин 44; глицерин 8; дибутилфталат 0,9; стеариновая ксота 0,1; оксихлориц алюминия 2 (в пересчете на А 1,0.), Полученную суспензию переме 4.шивают в фарфоровом барабане, в который помещают 9 кг корундовых мелющих тел, в течение 36 ч. Из приготовленного шликера отливают пленку толщиной 0,15 мм. Полученные таким образо ленты пакетируют, вальцуют, а затем из пакетов вырубают заготовки подложек, которые сначала обжигают1 150+25 С в среде воздуха, затем гц,и 1725+25 С в вакууме.Спекшиеся до нулевого водопоглоц,ения корундовые подложки подвергают механической обработке: обрезке, шлифовке и полировке.Составы предлагаемых связок в срав.:.:,сник с известными составами приведез табл. 1. В табл. 2 приведены св:.йства корундовых подложек, полученных на предложенных и известныхсоставах связок.Иэ данных табл.2 следует, что, предлагаемая связка позволяет получать шликерные массы для пленочного литья высокоплотных керамических заготовок, недеформирующихся и мало рекристаллизующихся при обжиге, дающих возможность не только повысить конечный выход годных изделий, но и значительно улучшить их качество за счет уменьшения зернистости, пористости и повышения класса чистоты полированной поверхности. Кроме того, в составе связки снижается общее содержание легковоспламеняющихся жидкостей, а именно ацето на и бензина, Одновременно с этим уменьшается и общее содержание связ1085960 ки в литейном шликере, свойства которого остаются постоянными при относительно большом колебании соотношения связка;наполнитель (30-40 мас.% связки против 45"48 мас. 3 в известном 5 Т а б л и 5,0 10,0 35,0 30,0 40,0 29,5 40,5 - 46,62 47,5 45,0 50,0 44,5 50,5 - 46,63 5,05 0,10,53 0,05 0,05 10,5 10,0 1,0 0,04 Стеариноваякислота 1,0 0,08 1,1 0,55 0,1 Оксихлорид алюминия (в пересчетена оксид алюминия) 5,55 1,0 10,0 0,08 10,2 15,0 Вода 85,0 Т а б л и ц а 2 о 2750 -285 2700- 2650- 2370 -2850 -2800 -240 2250- 2350- 2450- -2300 -2400 -2550 кг/м в Плотность обожженных подложек, кг/м 3980- 3980- 3960- 3950-4000 . -400 -3990 -396 40- 3970- 39 950 - 3980 -3 Каучук Ацетон Бензин Глицерин Дибутилфталат составе), что также является положительным, так как позволяет сохранитьтехнологические свойства литейногошлихера в случае нарушения его состава впроцессе приготовления и хранения. 4,8 10,2 - 6,751085960 Продолжение табл. 2 Предлагаемый Состав связки ИЗвестный Прототип Свойства Опти- МиниМаксималь 3 апремаль- мальный ный дельный 2 ный Средний размер поросновного фона, мкм 13-7 3 215-30 16-27 20-5 18-4 25 1080-84 96-98 90-9-100 99-100 82-9 59 78-82 6-91 85-91 60-61 осле 2 обжига 86-90 после мехобработки 5 503 35-4 2-67 61-6 65-6 7-42 31-35 43 бщий (конечный)48-52 46-50 47-54 30 олиности 1 асс чистотыванной повер 12 13-14 12-1 14 и на Предел прочноизгиб, МПа 320-330 3000-500 400-500 350-500 300-320 300 Составитель Д.ИвановРедактор Т.Колб Техред С,Легеза .Корректор ин Заказ 2163/22ВН 1130 ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Максимальныи размеркорундовых зерен,мкм 10-15 ход годных, Е после 1 обжига 99-100 Тираж 606 ИИПИ Госурадственног по делам изобрет Москва, Ж, РаушЗапредельный 1 Подписное комитета СССР ий и открытийая наб., д. 4