本發(fā)明屬于陶瓷增材制造，具體涉及到一種光固化3d打印aln基超薄精密多孔結(jié)構(gòu)陶瓷的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、靜電卡盤是一種利用靜電吸附原理夾持固定被吸附物的夾具，適用于真空及等離子體環(huán)境，主要作用是吸附超潔凈薄片(如硅片)，并使吸附物保持較好的平坦度，可以抑制吸附物在工藝中的變形，還能夠調(diào)節(jié)吸附物的溫度。靜電卡盤廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體核心制造過程中，是離子注入、刻蝕、氣相沉積等關(guān)鍵制程的核心零部件之一。尤其是在芯片生產(chǎn)過程中必不可少的氣相沉積環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)對(duì)盤體整體的熱均勻性和盤體平整度有較高要求，需整個(gè)盤體溫差不超過5％以保證沉積層的厚度一致?，F(xiàn)階段多采用盤體埋線通電加熱與氣流通孔設(shè)計(jì)相結(jié)合，充入氦氣在通孔中流通用以輔助保證盤體的熱均勻性。在尖端技術(shù)領(lǐng)域(如光刻機(jī)等)的工作環(huán)境下，對(duì)靜電卡盤盤體的溫度控制和平整度要求極高。

2、由于aln的高熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)，氮化鋁被視作下一代半導(dǎo)體封裝的理想材料。本專利提出了一種光固化三維打印制備aln基用于靜電卡盤的超薄精密多孔結(jié)構(gòu)陶瓷，可置于靜電卡盤的表面的氣流通孔中，選用氮化鋁的主要原因是其熱傳導(dǎo)率較高，有利于促進(jìn)盤體整體的熱均勻性。而且該發(fā)明中氮化鋁多孔陶瓷在起到導(dǎo)熱的同時(shí)，可以通過控制多孔陶瓷的孔隙結(jié)構(gòu)和數(shù)量來控制氣流通量從而進(jìn)一步調(diào)整靜電卡盤整體熱均勻性和平整度的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡(jiǎn)要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本申請(qǐng)的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡(jiǎn)化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡(jiǎn)化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于上述和/或現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了本發(fā)明。

3、因此，本發(fā)明的目的是，完善現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種光固化3d打印aln基超薄精密多孔結(jié)構(gòu)陶瓷的制備方法。

4、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種光固化3d打印aln基超薄精密多孔結(jié)構(gòu)陶瓷的制備方法，其特征在于：包括，

5、配制氮化鋁光固化漿料，所述氮化鋁陶瓷漿料包括氮化鋁粉末、光固化樹脂、分散劑、光引發(fā)劑、燒結(jié)助劑和消泡劑；

6、其中，按質(zhì)量百分比計(jì)算，氮化鋁粉末：50％～73％，光固化樹脂：20％～30％，分散劑：1％～5％，光引發(fā)劑：2％～5％，燒結(jié)助劑：3％～8％，消泡劑：1％～2％；

7、將上述氮化鋁光固化漿料加入到多材料光固化3d打印機(jī)的漿料腔中，并將氮化鋁多孔陶瓷骨架的模型信息輸入到打印機(jī)中進(jìn)行光固化打印，經(jīng)脫脂、脫碳和燒結(jié)處理后，制得光固化3d打印aln基超薄精密多孔結(jié)構(gòu)陶瓷。

8、如權(quán)利要求1所述的光制備方法，其特征在于：所述光固化樹脂為單官光固化單體、雙官光固化單體、四官光固化單體和高折射率光固化單體的混合物；其中，單官光固化單體、雙官光固化單體和四官光固化單體的體積比為5:3:2。

9、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述單官光固化單體為鄰苯基苯氧乙基丙烯酸酯；所述雙官光固化單體為1,6-己二醇二丙烯酸酯；所述四官光固化單體為乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯。

10、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述分散劑為高分子共聚物分散劑，所述消泡劑為消泡劑204，所述光引發(fā)劑為雙(2,4,6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦，所述燒結(jié)助劑為三氧化二釔粉體。

11、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述氮化鋁漿料的制備方法包括，將氮化鋁粉末、光固化樹脂、分散劑、光引發(fā)劑、燒結(jié)助劑和消泡劑加入無水乙醇置于球磨罐中，以氧化鋯球磨珠為球磨介質(zhì)，球磨混合后置于烘干箱中烘干后研磨過100目篩網(wǎng)，可獲得平均粒度為2.5μm的混合粉末。

12、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述氮化鋁粉末與燒結(jié)助劑三氧化二釔粉末按比例95:5混合。

13、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述球磨機(jī)預(yù)定轉(zhuǎn)速為350rpm，球磨機(jī)預(yù)定時(shí)長為10h±0.5h；烘干箱預(yù)定溫度為80℃；干箱預(yù)定時(shí)間為6h；所述氮化鋁粉末的平均粒度為1.8～2μm，三氧化二釔粉末的平均粒度為50nm。

14、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述氮化鋁多孔結(jié)構(gòu)陶瓷生胚脫脂過程采用保護(hù)氣氛，保護(hù)氣氛采用氮?dú)?；所述氮化鋁多孔結(jié)構(gòu)陶瓷生胚置于中環(huán)管式爐中，所述脫脂溫度從25℃至600℃，升溫速率為0.1℃/min～1℃/min，分別在150℃、250℃、350℃和450℃保溫60～240min；

15、所述光固化打印過程的曝光強(qiáng)度為30mw/cm2；打印層厚為20μm；曝光時(shí)間為4s；經(jīng)逐層打印后獲得氮化鋁多孔結(jié)構(gòu)陶瓷生胚。

16、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述脫脂后的氮化鋁多孔結(jié)構(gòu)陶瓷生胚進(jìn)行脫碳處理，置于低溫馬弗爐中，所述脫碳溫度從25℃至700℃，升溫速率為0.5℃/min～5℃/min，分別在400℃和700℃保溫60min；

17、所述高溫?zé)Y(jié)為無壓燒結(jié)或氣壓燒結(jié)；所述高溫?zé)Y(jié)采用保護(hù)氣氛，保護(hù)氣氛一般采用惰性氣體氮?dú)?；所述高溫?zé)Y(jié)溫度為1800～1850℃，保溫4～5h。

18、本發(fā)明的再一個(gè)目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種光固化3d打印aln基超薄精密多孔結(jié)構(gòu)陶瓷的制備方法制得的光固化3d打印超薄精密aln多孔結(jié)構(gòu)陶瓷在靜電卡盤中的應(yīng)用。

19、本發(fā)明有益效果：

20、本發(fā)明采用全新的光敏樹脂活性稀釋劑配方，鄰苯基苯氧乙基丙烯酸酯：1,6-己二醇二丙烯酸酯：乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯為5:3:2，來配制光固化打印漿料，提高了光固化3d打印aln陶瓷漿料的固化深度，降低了aln陶瓷漿料的粘度，有利于快速打印高精度、無缺陷的aln基超薄精密多孔結(jié)構(gòu)陶瓷坯體。進(jìn)一步的，結(jié)合對(duì)燒結(jié)溫度的合理選擇，本發(fā)明能夠獲得用于靜電卡盤的aln基超薄精多孔結(jié)構(gòu)陶瓷，能夠在保證靜電卡盤盤體熱均勻性的同時(shí)通過控制氣流通量提高盤體的平整度。

技術(shù)特征：

1.一種光固化3d打印aln基超薄精密多孔結(jié)構(gòu)陶瓷的制備方法，其特征在于：包括，

2.如權(quán)利要求1所述的光制備方法，其特征在于：所述光固化樹脂為單官光固化單體、雙官光固化單體、四官光固化單體和高折射率光固化單體的混合物；其中，單官光固化單體、雙官光固化單體和四官光固化單體的體積比為5:3:2。

3.如權(quán)利要求2所述的光制備方法，其特征在于：所述單官光固化單體為鄰苯基苯氧乙基丙烯酸酯；所述雙官光固化單體為1,6-己二醇二丙烯酸酯；所述四官光固化單體為乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯。

4.如權(quán)利要求1所述的光制備方法，其特征在于：所述分散劑為高分子共聚物分散劑，所述消泡劑為消泡劑204，所述光引發(fā)劑為雙(2,4,6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦，所述燒結(jié)助劑為三氧化二釔粉體。

5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述氮化鋁漿料的制備方法包括，將氮化鋁粉末、光固化樹脂、分散劑、光引發(fā)劑、燒結(jié)助劑和消泡劑加入無水乙醇置于球磨罐中，以氧化鋯球磨珠為球磨介質(zhì)，球磨混合后置于烘干箱中烘干后研磨過100目篩網(wǎng)，可獲得平均粒度為2.5μm的混合粉末。

6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述氮化鋁粉末與燒結(jié)助劑三氧化二釔粉末按比例95:5混合。

7.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述球磨機(jī)預(yù)定轉(zhuǎn)速為350rpm，球磨機(jī)預(yù)定時(shí)長為10h±0.5h；烘干箱預(yù)定溫度為80℃；干箱預(yù)定時(shí)間為6h；所述氮化鋁粉末的平均粒度為1.8～2μm，三氧化二釔粉末的平均粒度為50nm。

8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述氮化鋁多孔結(jié)構(gòu)陶瓷生胚脫脂過程采用保護(hù)氣氛，保護(hù)氣氛采用氮?dú)?；所述氮化鋁多孔結(jié)構(gòu)陶瓷生胚置于中環(huán)管式爐中，所述脫脂溫度從25℃至600℃，升溫速率為0.1℃/min～1℃/min，分別在150℃、250℃、350℃和450℃保溫60～240min；

9.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述脫脂后的氮化鋁多孔結(jié)構(gòu)陶瓷生胚進(jìn)行脫碳處理，置于低溫馬弗爐中，所述脫碳溫度從25℃至700℃，升溫速率為0.5℃/min～5℃/min，分別在400℃和700℃保溫60min；

10.如權(quán)利要求1～9所述的制備方法制得的光固化3d打印超薄精密aln多孔結(jié)構(gòu)陶瓷在靜電卡盤中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種光固化3D打印制備用于靜電卡盤的AlN基超薄精密多孔結(jié)構(gòu)陶瓷的漿料配方及其打印方法，采用鄰苯基苯氧乙基丙烯酸酯，1,6?己二醇二丙烯酸酯和乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯三種樹脂，并以5:3:2的配方比例進(jìn)行漿料制備，能夠在50％固含量的情況下顯著提高光固化3D打印AlN多孔結(jié)構(gòu)陶瓷漿料的固化深度。有利于打印高精度、無缺陷的AlN超薄精密多孔結(jié)構(gòu)陶瓷坯體。進(jìn)一步的，結(jié)合對(duì)燒結(jié)溫度的合理選擇，本發(fā)明能夠獲得應(yīng)用于靜電卡盤的AlN超薄精密多孔結(jié)構(gòu)陶瓷。

技術(shù)研發(fā)人員：陳斐,劉光毅,黃志鋒,張弛,向彬華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9