Шликер для изготовления корундовой керамики

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 4(51) С 04 В ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 14/29-3 .83 о с и Э ловыи ол Зв 0-4,0 5,0-6,0 и лн Вода дсионированнаяЭтиловый сОксихлоридалюминия 25,0-3 1, 0-2 т 2,992-4,98 0,008-0,01 54) (57) ШЛИОРУНДОВОИ роксид магнияГлинозе пирт, гл а ю щ и ыи легирИ 80 тальн пе ОЖУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГР 9(72) В.А.Безлепкин, С.Я.Гордеев, Л.Г.Дорожкин и И,Н.Назарова (71) Ивановский ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт(56) 1. Освоение технологии производства поликоровых подложек для СВЧ- приборов размером 24 хЗОх 1 мм. Технический отчет завода "Поликор", инв, У 849, Кинешма, 1971, с. 17.2. Авторское свидетельство СССР У 681459, кл. Н 01 В 3/12, 1978 (прототип)КЕР ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯКЕРАИИКИ,содержащий глинованный ИяО, поливиниловыйерин и воду, о т л ис я тем, что, с цельюнепрерывного еформования Я 01 4 45 на подвижной пластмассовои лентезаро- и вэрывобезопасньм керамичепленочных заготовок, повышения клса чистоты полированной поверхноси увеличения вьмода годных изделиион содержит воду деионизированнуюдополнительно этиловый спирт, оксхлорид алкания и гидроксид магнияпри следующем соотношении компонетов, мас.7.;11542Изобретение относится к составам шликеров для формования керамических пленок, применяющихся в электронной промышленности для изготовления подложек, использукщихся в качестве диэлектрического элемента пассивной части гибридных интегральных схем СВЧ-приборов.Известен состав шликера 13 для литья керамических пленок на замкнутую, непрерывно движущуюся пластмассовую (полистирольную или полиэтиленовую) ленту, включакюций, мас.ч.ф Наполнитель(глинозем)Связка 52-53 45-48 42,9-47,542,9-47,55,0-0,4 Ацетон Бензин Каучук 25 Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является шликер Г 23 для изготовления керамики, содер" жащий керамический наполнитель, водо растворимую связку на основе поливинилового спирта, комбинированный пластификатор из смеси глицерина с полиэтиленгликолем и смачиватель - окснэтилированный алкилфенол, масЛ:Керамическийнаполнитель 53,0-68,7Поливиниловый 2,0-5,0 0,6-6,0 спиртГлицеринПолиэтиленгликоль 0,5-5,0 Оксиэтилированный алкилфенол О, 1-0,4 Вода (дистиллированнаяя) 19,4-39,3 45 Щликер известного состава обеспечивает пожаро и взрывобезопасность производства.Недостатком известного шликера яв" ляется то, что керамическая пленка, отлитая из него, плохо отлипает от поверхности пластмассовой ленты литейной машины, что ведет к снижению количества изготавливаемых из керамической пленки (из-за ее разрывов) заготовок керамических изделий. Кроме 55 Однако использование шликера указанного состава пожаро- и взрывоопасно, так как он содержит связку из20 легко воспламеняющихся и горючих ве" ществ, мас.ч.:45 Поливиниловый спиртГлицерин Вода деионизи" рованиая Этиловый спирт Оксихлорид алюминия Гидроксид магнияГлинозем, легированный М 80 3,0-4,0 5,0-6,0 25,0-30,0 1,0-2,02,992-4,9870,008-0,013Остальное Для получения предлагаемого шликера в предварительна приготовленном водном растворе этилового спирта при постоянном перемешивании и нагревании (3585 К) последовательно растворяют оксихлорнд алюминия - А 1(ОК)5 С 1 продукт термического разложения на воздухе при 453 ф 5 К шестиводного хло" рида алюминия квалификации ч.д.а. и гидроксид магния квалификации ч.д,а. Водно-этаноловый раствор легированной магнием глиноземной связки (на 99,7 мас .ч . оксида алюминия приходит" того, при замене керамического напал" нителя - титаната бария на легированный оксидом магния глинозем для получения корундовой керамики при высоко- температурном обжиге наблюдается повышенная рекристаллизация корундовых зерен, вызывающая понижение плотности изделий и повышение внутри- и межзерновой пористости, что отрицательно сказывается на качестве полированной поверхности изделий (снижается класс чистоты полированной поверхности), их диэлектрических свойствах, а, следовательно, приводит к уменьше" нию конечного выхода годной продукции еЦелью изобретения является обеспе" чение непрерывного формования на подвижной пластмассовой ленте пожаро- и вэрывобезопасных керамических пленочных заготовок, повышение класса чистоты полированной поверхности и увеличение выхода годных изделий.Поставленная цель достигается тем, что шликер для изготовления корундовой керамики, содержащий глинозем, легированный М 80, поливиниловый спирт, глицерин и воду, содержит воду деиоиизированную и дополнительно- этиловый спирт, оксихпорид алюминия и гидроксид магния при следующем соотношении компонентов, мас,Х:ся 0,3 мас.ч. оксида магния) процеживают через сито У О 1, охлаждают до комнатной температуры и засыпают в него порошок поливинилового спирта,. Полученную массу нагревают до 358+5 К 5 и перемешивают до образования прозрачного раствора, в который вливают глицерин, а затем после завершения гомогенизации раствор процеживают через сито Р 025, Приготовленная та ким образом связка заливается в оарабан шаровой мельницы и туда же загр;- жают порошок наполнителя и мелкщие тела (соотношение но массе шликер: :мелкщие тела 1: 1). После перемеши вания шликер процеживают через сито У 05, вакуумируют при разрежении не ниже 1,33 Па и отливают из него керамическую пленку нужной толщины, иэ которой после подсушки и отделения Ю от поверхности пластмассовой ленточной основы, вырубают по трафарету заготовки керамических изделий-подложек требуемых размеров. Керамические заготовки обжигают сначала на 25 воздухе при 1573+5 К, а затем в ваку- " уме при 1998+25 К. Обожженные изделия подвергают механической обработке - шлифовке, полировке и обрезке, после чего направляют на технический конт- ЗО роль.Замена в шликере неионогенных поверхностно-активных веществ - полизтиленгликоля и оксиэтилированного алкилфенола, вызывакщих вспенивание шпикера, на этиловый спирт, выполняющий роль пеногасителя, способствует снижвнию вовлечения воздуха в керамическую пленку во время ее литья и одновременно сокращению длительности сушки ленточной отливки.Добавка в состав шпикера оксихлорида алюминия, водный раствор которого проявляет клеющие свойства, позволяет снизить в составе шпикера содермание временного органического связующего, удапякщегося иэ керамической массы при нагревании, что ведет к снижению усадки иэделий при обжиге, а также дает возможность уменьшить общее число и размеры пор в изделиях как после сушки, так и после их обжига.Добавка в шликер совместно с оксихлоридом алюминия гидроксида магния не только интенсифицирует процесс спекания корундовых иэделий, но и ингибирует рекристаллизационный рост зерен наполнителя, что способствует повышению плотности и механической прочности изделий, увеличению выхода годных иэделий при одновременном улучшении качества готовой продукции за счет. повышения класса чистоты полированной поверхности корундовых подложек в результате снижения общего фона пор и шероховатости полированной поверхности.П р и м е р, Для проведения испытания готовят 2 кг впикера, 500 г деионизированной воды смешивают с 20 г этилового спирта и в полученном растворе, нагретом до 3582 К, растворяют (при постоянном перемешивании) последовательно 59,84 г оксихлорида алкеиния и О, 16 г гидроксида магнияПосле процеживания через сито В 01 и охлаждения до 298 К в полученной водно-этанол-глиноземной связке растворяют (при 3582 К) поливиниловый спирт, а затем глицерин, соответственно в количестве 60 и 100 г. Образовавшийся раствор процеживают через сито В 025 в барабан шаровой мельницы и туда ме засыпают порошок наполнителя - глинозем марки ГЛИК с удельной поверхностью 0,85 м/г в количестве 1260 г, а также 2 кг корундовых шаров диаметром 20 мм, Шликер (состав 1) перемешивают 6 ч при вращении барабана со скоростью 65 об/мин, процеживают через сито У 05 и 3 ч вакуумируют при разрежении 0,133 Па.Из шпикера отливают (на полистирольной ленте ракельной литейной машины) керамическую пленку шириной 220 мм и толщиной 1",5 ми. После подсушки и отделения от ленточной основы из керамической пленки вырубают заготовки керамических изделий. Последние обжигают в воздушной среде при 1593+10 К, затем - в вакууме при 1998+25 К. После завершения процесса спекания подложки пцтифуютполируют, обрезают н испьггывают.Составы шпикеров приведены в табл.1, а свойства шпикеров, отлитых из них пленоки изготовленных из нее корундовых подложек, приведены в табл.2.1154245 Таблица 1 Компоненты шпи- кера 3 4 5 6 7 Вода дистиллированная 29,35 29,35 Вода деионизированная 24,0 Зг,о 0,5 2,5 Этиловый спирт Оксихлорид алюминия 2,992 3,99 4,987 2,494 5,486 0,008 0,01 0,013 0,006 0,014 3,0 3,5 4,0 5,0 , 5,5 6,0 2,5 4,5 3,5 6,5 3,360,85 4,5 3,3 Глинозем маркиГЛМК 63,0 58,0 53,0 66,0 50,0 60,85 Ацетон Бензин Каучук Полиэтиленгликоль 2,75 2,75 Оксиэтилированный алкилфенол 0,25 0,25 Гидроксид магнияПоливиниловыйспиртГлицеринТитанат бария 25,0 27,5 . 30,0 1,0 1,5 2,0 мас.Х, в шликере состава1154245 7 Таблица 2 Свойства шликера Состав шликера 5 6 . 7 3 формуемость пленки Хорошая Хоро- Хорошая шая УдовлетвоХорошая Хорошая рвется рвется хая - рвется рветсярительная Плотность подложек, кг/м 3975 Предел прочности на изгиб,ИПа 43-45 47"49 43-46 32-35 32-.37 30-32 30-40 3-5 2-4 1-2 1-3 1-3 9,92 1,5-1,9 1,.5-1,9 1,5-1,9 -Общий выходгодных изделий,7. 48-53 49-53 47-51 0 О 0 Отлипаемостьпленки от органической лентыносителя Иаксимальный размер зерен корунда мкм Средний размерпор основногофона, мкм Класс чистотыполированнойповерхности Диэлектрическаяпроницаемость(298 К, частота 1 ИГц) Диэлектрические потери (293 К, частота 1 МГц), сд 10 Удельное объемное электросопротивление (423 К), р 10Ом.см Комку- Расплы-Хорошая Хорошаяется вается Плохая- Пло- Плохая- Плохая 3980 3985 3980 3960 3970 15-20 10- 15 10-20 20-25 10-20 13-14 14 13-14 12 12-13 Ф9 91 9 91 9 91 9 92 9 92Заказ 2620/20 Тираж 605 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., д.4/5филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Как видно из данных табл.1 и 2, обобщакицих результаты испытаний предлагаемого шликера, а также шликеров 1 и 23 использование предлагаемого шлихера для изготовления вакуум плотной корундовой керамики позволя Ю ет осуществить непрерывное Формование на пластмассовой ленте керамической пленки из шликера на водорастворимой связке, устраняющей взрыво ф и пожароопасность на технологических пределах приготовления шлихера и литья керамической пленкиОбщий выход годных изделий со стабильно воспроизводимыми диэлектрическими свойствами, . характерными для выпускаемыхпромышленностью поликоровых подложек,увеличивается на 4-77. Снижение максимальных размеровзерен корунда и средиего размера порв керамическом материале в результате подавления эффекта рекристаллиэации при высокотемпературном спеканиипозволяет повысить сортность конечнойпродукции за счет улучшения полируемости поверхности изделий. Это осо-.,бенно важно прн изготовлении керамических подложек для тонкопленочныхсхем,