氧化鋁陶瓷基板制造工藝概述
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發(fā)布時間：2022-09-23
氧化鋁陶瓷基板的機械強度高，且絕緣性和避光性較好，在多層布線陶瓷基板、電子封裝及高密度封裝基板中收到了廣泛應(yīng)用。但目前國內(nèi)在氧化鋁陶瓷基板的生產(chǎn)中存在一些問題，例如燒結(jié)溫度過高等，導(dǎo)致我國在該部件的應(yīng)用主要依靠進口。
隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，電子元件向簡單化、小型化、高集成度不斷轉(zhuǎn)變，對電路封裝工藝的要求也隨之提升，對氧化鋁陶瓷封裝基板的需求也越來越大。氧化鋁陶瓷在強度、耐熱、耐沖擊及電絕緣和耐腐蝕等方面具有良好的性能，且原材料充足，價格實惠，制造及加工體系完善，在工業(yè)封裝中具有重要作用。一、氧化鋁陶瓷基板的晶體結(jié)構(gòu)、分類及性能
氧化鋁有許多同質(zhì)異晶體，例如α-Al2o3、β-Al2o3、γ-Al2o3等，其中以α-Al2o3的穩(wěn)定性較高，其晶體結(jié)構(gòu)緊密、物理性能與化學(xué)性能穩(wěn)定，具有密度與機械強度較高的優(yōu)勢，在工業(yè)中的應(yīng)用也較多。氧化鋁陶瓷通過氧化鋁純度進行分類，氧化鋁純度為>99%被稱為剛玉瓷，氧化鋁純度為99%、95%和90%左右被稱為99瓷、95瓷和90瓷，含量> 85%的氧化鋁陶瓷一般稱為高鋁瓷。99.5%氧化鋁陶瓷的體積密度為3.95g/cm3，抗彎強度為395MPa，線性膨脹系數(shù)為8.1×10-6，熱導(dǎo)率為32W/（m·K），絕緣強度為18KV/mm。二、黑色氧化鋁陶瓷基板制造工藝
黑色氧化鋁陶瓷基板多用于半導(dǎo)體集成電路及電子產(chǎn)品中，這主要是由于大部分電子產(chǎn)品具有高光敏性，需要封裝材料具有較強的遮光性，才能夠保障數(shù)碼顯示的清晰度，因此，多采用黑色氧化鋁陶瓷基板進行封裝。隨著現(xiàn)代電子元件不斷更新，對于黑色氧化鋁封裝基板的需求也不斷擴大，目前國內(nèi)外均積極開展對黑色氧化鋁陶瓷制造工藝的研究。電子產(chǎn)品封裝中使用的黑色氧化鋁陶瓷，基于其應(yīng)用領(lǐng)域的需求，黑色著色料的選擇需要結(jié)合陶瓷原材料的性能。例如需要考慮到其陶瓷原材料需要具備較好的電絕緣性，因此，黑色著色料除了考慮到陶瓷基板的最終著色度、機械強度外，同時還要考慮到其電絕緣性、隔熱性及電子封裝材料的其他功能。在陶瓷著色過程中，低溫環(huán)境可能促使著色料的揮發(fā)性受到影響而保溫一定時間，在此過程中，游離狀態(tài)著色物可能集結(jié)成尖晶石類化合物，能夠避免著色料在高溫環(huán)境下持續(xù)揮發(fā)，保障著色效果。三、流延法制造黑色氧化鋁陶瓷基板工藝
流延法是指在陶瓷粉料中加入溶劑、分散劑、粘結(jié)劑、增塑劑等物質(zhì)，從而使?jié){料分布均勻，然后在流延機上制成不同規(guī)格陶瓷片的制造工藝，也被稱為刮刀成型法。該工藝最早出現(xiàn)于上世紀(jì)40年代后期，被用于生產(chǎn)陶瓷片層電容器，該工藝的優(yōu)點在于：（1）設(shè)備操作簡單，生產(chǎn)高效，能夠進行連續(xù)操作且自動化水平較高；（4）生產(chǎn)規(guī)格可控且范圍較廣。現(xiàn)代生產(chǎn)中使用的陶瓷基片多為多層基片，氧化鋁陶瓷的純度為90.0~99.5%，其純度越高，性能越好，但關(guān)鍵問題在于該部件對燒結(jié)溫度的要求較高，導(dǎo)致制造的難度提高。目前我國能夠量產(chǎn)氧化鋁陶瓷基板的企業(yè)屈指可數(shù)，主要還是依賴于進口，以斯利通為首的陶瓷基板企業(yè)對于我國的陶瓷行業(yè)發(fā)展具有重大意義。
