一种氮氧传感器陶瓷芯片高温烧结用承烧板的制备方法

技术领域

本发明涉及氮氧传感器技术领域，具体涉及一种氮氧传感器陶瓷芯片高温烧结用承烧板的制备方法。

背景技术

承烧板是承放烧结氮氧传感器陶瓷芯片的载体，承烧板的质量与性能的好坏，对烧成制品的质量和合格率有直接的影响，同时还对炉子的功率设计和炉膛设计有很大的影响。烧结过程中，承烧板不但要承受承烧产品所带来的压力以及高温烧结的温度，而且要经受长年累月的反复冷热循环，因此要求具有耐高温，机械强度高，化学性能稳定，抗热震稳定性好，使用寿命长等特点。

目前，市面上最常见的氮氧传感器陶瓷芯片承烧板的材质一般为致密的氧化铝承烧板，这种承烧板上直接放氮氧传感器芯片烧结时，铂印刷层与氧化铝承烧板出现粘连；同时由于这种承烧板不透气，会影响排胶时排胶气体的排出。承烧版配合多孔氧化锆垫板来烧结氮氧传感器陶瓷芯片，这种高温烧结的承烧板两三年之后就会发生变形的现象，对氮氧传感器陶瓷芯片的平整度有很大的影响，从而会影响产品在后续组装中的合格率。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种状炉重量轻、能耗低、使用寿命长且能够提高氮氧传感器的芯片烧结合格率的氮氧传感器陶瓷芯片高温烧结用承烧板的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种氮氧传感器陶瓷芯片高温烧结用承烧板的制备方法，包括以下步骤：

(1)选择6-12mm厚的碳化硅基板为基础材料；

(2)对碳化硅基板进行表面研磨，使碳化硅基板表面平整度≤15μm；

(3)碳化硅基板表面进行喷砂处理，使喷砂后的外表面粗糙度达到ra值为20-25μm；

(4)在碳化硅基板上喷涂氧化铝涂层，氧化铝的颗粒度D50为5μm，同时添加1％的氧化镁粉体来促进烧结，该氧化铝涂层的厚度为300-500微米，烧结温度为1500-1600℃；

(5)烧结2-4h后形成复合涂层承烧板。

本发明进一步设置为：步骤(1)，碳化硅基板的显气孔率在15-20％，1450℃的高温状态下，断裂强度为80MPa以上。

本发明还进一步设置为：所述碳化硅基板的耐高温的温度为1600℃以上。

本发明还进一步设置为：所述复合涂层承烧板的上表面上一体设置有第一氧化铝涂层，复合涂层承烧板的下表面上一体设置有第二氧化铝涂层。

本发明还进一步设置为：所述复合涂层承烧板的上表面边缘设置有第一氧化铝导柱，复合涂层承烧板的下表面边缘设置有第二氧化铝导柱。

本发明的优点是：本发明制备的涂层一方面可以使氮氧传感器陶瓷芯片和碳化硅基体隔开，另一方面由于其表面有一定的粗糙度又不会粘连印刷电极，使用寿命可高达六年以上，并且与现有技术相比，整体厚度更薄，装炉重量更轻，能耗低，对氮氧传感器的芯片烧结合格率有很大的改进。

装炉时，采用氧化铝导柱将承烧板支撑起来，并保持一定的缝隙，保证热量的传递和排胶气体的排出，氮氧传感器芯片之间保留一定的缝隙，防止互相粘连在一起，实用性好。

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例复合涂层承烧板的结构示意图；

图2为本发明实施例复合涂层承烧板的俯视示意图；

图3为本发明实施例复合涂层承烧板装炉的结构示意图。

具体实施方式

在本实施例的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图1、图2和图3，本发明公开的一种氮氧传感器陶瓷芯片高温烧结用承烧板的制备方法，包括以下步骤：

(1)选择6-12mm厚的碳化硅基板为基础材料；

(2)对碳化硅基板进行表面研磨，使碳化硅基板表面平整度≤15μm；

(3)碳化硅基板表面进行喷砂处理，使喷砂后的外表面粗糙度达到ra值为20-25μm；

(4)在碳化硅基板上喷涂氧化铝涂层，氧化铝的颗粒度D50为5μm，同时添加1％的氧化镁粉体来促进烧结，该氧化铝涂层的厚度为300-500微米，烧结温度为1500-1600℃；

(5)烧结2-4h后形成复合涂层承烧板。

其中，D50是指累计分布百分数达到50％时所对应的粒径值。它是反映粉体粒度特性的一个重要指标之一。D50又称中位径或中值粒径。如一个样品的D50＝5μm，说明在组成该样品的所有粒径的颗粒中，大于5μm的颗粒占50％，小于5μm的颗粒也占50％。

作为优选的：步骤(1)，碳化硅基板的显气孔率在15-20％，1450℃的高温状态下，断裂强度为80MPa以上。

作为优选的：所述碳化硅基板的耐高温的温度为1600℃以上。即碳化硅基板可以耐1600℃高温烧结，氮氧传感器陶瓷烧结温度≤1500℃，所以碳化硅基板耐高温性能是富余的。显气孔率在15-20％，可满足一定的透气性。1450℃的高温状态下，断裂强度可达到80MPa，可以满足几十层的堆叠不会破损。

作为优选的：所述复合涂层承烧板1的上表面上一体设置有第一氧化铝涂层11，复合涂层承烧板1的下表面上一体设置有第二氧化铝涂层12。

作为优选的：所述复合涂层承烧板1的上表面边缘设置有第一氧化铝导柱13，复合涂层承烧板1的下表面边缘设置有第二氧化铝导柱14。所述复合涂层承烧板呈矩形结构，在装炉时，使用过程中，现有的氮氧传感器陶瓷芯片可放置在承烧板上，四个角采用氧化铝导柱将承烧板支撑起来，并保持一定的缝隙，保证热量的传递和排胶气体的排出。

实际应用时：本发明制备的涂层一方面可以使氮氧传感器陶瓷芯片和碳化硅基体隔开，另一方面由于其表面有一定的粗糙度又不会粘连印刷电极，使用寿命可高达六年以上，并且与现有技术相比，整体厚度更薄，装炉重量更轻，能耗低，对氮氧传感器的芯片烧结合格率有很大的改进。

装炉时，采用氧化铝导柱将承烧板支撑起来，并保持一定的缝隙，保证热量的传递和排胶气体的排出，氮氧传感器芯片之间保留一定的缝隙，防止互相粘连在一起，实用性好。

上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。