本發(fā)明涉及陶瓷材料，尤其涉及一種氧化鋁多孔陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、半導(dǎo)體集成電路(integrated?circuit，ic)是電子制造業(yè)的核心技術(shù)，在ic的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，需要對(duì)作為基板的硅片進(jìn)行多次轉(zhuǎn)移和加工，相較于傳統(tǒng)的借助于機(jī)械夾持和通過石蠟粘結(jié)的方式以對(duì)硅片進(jìn)行轉(zhuǎn)移的方式，使用真空吸盤來轉(zhuǎn)移硅片的方式由于對(duì)硅片本身沒有損壞且能夠使得轉(zhuǎn)移更為可靠，因此受到了人們的青睞。

2、真空吸盤是利用壓差來吸附物品的，在使用其吸附晶圓時(shí)，空氣從晶圓與多孔陶瓷之間的空隙向孔隙中流動(dòng)，在空隙的兩端形成壓差。如果多孔陶瓷比較薄，較小的孔徑能夠產(chǎn)生較大的吸附力。而當(dāng)厚度增加時(shí)，細(xì)孔空氣流動(dòng)的阻力更大，就需要更大的孔徑來保證空氣的流動(dòng)產(chǎn)生壓差。

3、因此，在制備較厚的真空吸盤時(shí)，需要較大的孔徑來保證氣體滲透性和吸附力，在滿足這兩項(xiàng)要求的同時(shí)還需保證硬度和強(qiáng)度。真空吸盤強(qiáng)度不夠，使用過程中可能變形，導(dǎo)致硅片加工精度無法保證；而硬度不夠，直觀表現(xiàn)為掉粉，會(huì)污染晶圓，同時(shí)影響加工質(zhì)量。而陶瓷真空吸盤在工作過程中，也易受磨削后粉塵影響，導(dǎo)致吸力不均勻、污染夾持物等問題。因此，通常使用過程中會(huì)持續(xù)磨去表層，多次使用后需要更換，屬于重要耗材。

4、隨著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，真空吸盤的市場(chǎng)需求越來越旺盛，因此研究并制備具有均勻吸附且強(qiáng)度、硬度高的多孔陶瓷并用于真空吸盤具有相當(dāng)?shù)谋匾浴?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種氧化鋁多孔陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用，所述氧化鋁多孔陶瓷材料硬度、強(qiáng)度和吸附性能優(yōu)異，且成本低。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)將剛玉砂、粘結(jié)劑、固化劑、石蠟和顏料混合，將所得混合物加熱、冷卻后，得到蠟餅；

5、(2)將蠟餅打粉后過篩，得到粉料；

6、(3)將粉料干壓成型，得到生坯；

7、(4)將生坯燒結(jié)，得到氧化鋁多孔陶瓷材料；

8、在步驟(1)中，所述粘結(jié)劑為磷酸二氫鋁；所述剛玉砂的粒徑范圍為120～220目。

9、優(yōu)選地，在上述一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法中，在步驟(1)中，所述剛玉砂、粘結(jié)劑、固化劑、石蠟的質(zhì)量比為4～20:1～3:0.01～3:1～4。

10、優(yōu)選地，在上述一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法中，所述顏料包括銅鉻黑，所述顏料的質(zhì)量為所述剛玉砂質(zhì)量的1～3％。

11、優(yōu)選地，在上述一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法中，在步驟(1)中，所述固化劑為氧化銅、氧化鋅、氧化鈦中的一種或幾種。

12、優(yōu)選地，在上述一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法中，在步驟(1)中，所述加熱的溫度為90～150℃；所述加熱的時(shí)間為10～30min。

13、優(yōu)選地，在上述一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法中，在步驟(2)中，所述打粉的總時(shí)間為10～20s；所述過篩的篩網(wǎng)目數(shù)為40～100目。

14、優(yōu)選地，在上述一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法中，在步驟(3)中，所述干壓的壓力為10～200mpa；所述干壓的保壓時(shí)間為10s～10min。

15、優(yōu)選地，在上述一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法中，在步驟(4)中，所述燒結(jié)的溫度為800～1000℃；所述燒結(jié)的時(shí)間為2～6h。

16、本發(fā)明還提供了一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法制得的一種氧化鋁多孔陶瓷材料。

17、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述氧化鋁多孔陶瓷材料在真空吸盤中的應(yīng)用。

18、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

19、本發(fā)明使用粒徑可控的大顆粒剛玉砂為原料，通過改變大顆粒剛玉砂的粒徑調(diào)控氧化鋁陶瓷材料，實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷材料的孔徑可控。以及，本發(fā)明采用磷酸二氫鋁作為粘結(jié)劑，結(jié)合本發(fā)明采用的打粉、干壓成型和燒結(jié)工藝來保證氧化鋁陶瓷具有足夠的強(qiáng)度和硬度。此外，本發(fā)明采用大顆粒剛玉砂堆積形成的氣孔，分布相對(duì)均勻而且通孔率高，吸附性能更好，尤其是對(duì)于厚尺寸的真空吸盤，可提供較大的氣孔以保證氣體的流通。

20、本發(fā)明采用大顆粒剛玉砂作為原料，剛玉本身不具有燒結(jié)活性，需要結(jié)合劑輔助燒結(jié)，而本發(fā)明通過使用磷酸二氫鋁作為結(jié)合劑，其在受熱后能夠脫水縮合形成三維網(wǎng)絡(luò)包覆剛玉顆粒，使剛玉顆粒堆積的更為緊密，提高了材料的強(qiáng)度以及氣孔的均勻性，大于800℃的溫度處理后形成菱形磷酸鋁相并在剛玉顆粒間形成致密的頸部，且能與剛玉中的氧化原子形成al-o-p鍵；同時(shí)剛玉和磷酸鋁都是鋁基化合物，相容性更好，相較于粘結(jié)其他非氧化鋁系陶瓷時(shí)，結(jié)合力和穩(wěn)定性高，能使得材料具有足夠的硬度從而在使用時(shí)不掉粉。

21、進(jìn)一步的，本發(fā)明采用金屬氧化物作為固化劑，金屬氧化物可以與磷酸二氫鋁中p-o-h鍵反應(yīng)，以p-o-m(m為金屬原子)的形式成鍵，使得原來的二維交聯(lián)變?yōu)槿S交聯(lián)，加速了磷酸二氫鋁固化的同時(shí)還能提高內(nèi)聚力，進(jìn)一步改善剛玉顆粒的堆積，進(jìn)一步提高了材料的強(qiáng)度以及氣孔的均勻性；石蠟作為粉體成型工藝中常用的成型助劑，可以提高生坯的強(qiáng)度，還可以減輕磷酸二氫鋁對(duì)干壓模具的腐蝕。

22、進(jìn)一步的，本發(fā)明的氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法可將生坯燒結(jié)溫度降低至800～1000℃之間，是一種低溫?zé)蓜傆窕嗫撞牧系募夹g(shù)，在排蠟后快速燒結(jié)就可以得到成品。

技術(shù)特征：

1.一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述剛玉砂、粘結(jié)劑、固化劑、石蠟的質(zhì)量比為4～20:1～3:0.01～3:1～4。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述顏料包括銅鉻黑，所述顏料的質(zhì)量為所述剛玉砂質(zhì)量的1～3％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述固化劑為氧化銅、氧化鋅、氧化鈦中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中，

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，

7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在步驟(3)中，

8.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在步驟(4)中，

9.一種氧化鋁多孔陶瓷材料，其特征在于，所述氧化鋁多孔陶瓷材料采用權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的一種氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法制得。

10.權(quán)利要求9所述氧化鋁多孔陶瓷材料在真空吸盤中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種氧化鋁多孔陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明將剛玉砂、粘結(jié)劑、固化劑、石蠟和顏料混合，將所得混合物加熱、冷卻后得到蠟餅；將蠟餅打粉后過篩，將所得粉料干壓成型，得到生坯；將生坯燒結(jié)，得到氧化鋁多孔陶瓷材料。本發(fā)明使用粒徑可控的大顆粒剛玉砂為原料，通過改變大顆粒剛玉砂的粒徑調(diào)控氧化鋁陶瓷材料，實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷材料的孔徑可控，同時(shí)使氧化鋁陶瓷的硬度、強(qiáng)度、吸附性能滿足要求。

技術(shù)研發(fā)人員：劉智謀,李洋,喬澤坤,楊佳,何志強(qiáng),劉志剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中科金瓷（寧波）新材料技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10