第三章陶瓷基板(一)

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陶瓷基板使用注意事项

陶瓷基板使用注意事项

基板使用时的注意事项说明一、陶瓷基板的特点基板材料:硬度高、强度高,绝缘性好,但是韧性较差,当急冷急热时易出现由于热应力造成的裂纹。

同一般脆性材料类似,陶瓷基板对于压应力的承受能力远远大于其承受拉应力的能力。

因此,生产中避免对陶瓷基板施加拉应力是防止基板碎裂的一个重要方面。

切割加工难度大,因此一般采用圆刀或者激光进行加工。

目前的陶瓷基板加工一般采用激光加工较多,激光加工时切孔时可采用脉冲激光或者连续激光,而划线时一般采用脉冲激光,以减少激光局部加热对陶瓷基板的热冲击。

而由于划线是在陶瓷表面通过激光烧灼出连续密集排列的点状凹坑而形成线条,以方便封装后分成独立的小单元。

基板使用时的注意事项说明二、陶瓷基板特点电路材料:采用银浆烧结而成,银浆一般组成为银粉、玻璃粉及有机溶剂,其中银粉含量约80%以上,玻璃粉含量一般不超过2%,其余为有机溶剂。

银浆通过丝网印刷工艺在陶瓷基板表面形成电路,通过烧结排出银浆中的有机成分,同时玻璃及银粉软化,将银粘接在陶瓷板上形成电路。

由于基板在加工过程中经过850~900摄氏度的高温进行烧结,其中的有机成分在烧结过程中全部分解,所形成的的电路上只留有无法分解排出的银单质及少量玻璃,其中玻璃主要起到将银粘接在陶瓷基板上的目的。

银单质稳定性较差,极易受到空气中S元素等与银容易发生反应的元素的影响而变色。

基板使用时的注意事项说明三、陶瓷基板使用的注意事项1、焊线:在进行焊线时一般需要进行加热,而陶瓷基板由于已经经过激光划线、切割,基板上已经存在缺陷,因此在受到热冲击时,基板上的划线、切割等地方就成为薄弱点,当热应力大于基板薄弱点的强度时,就会出现基板的破损现象。

应对措施:在基板进行焊线的过程中,需要对基板进行预热,使其从室温到进行焊线加工的过程中,温度得到较为均匀的升高,避免由于温差过大形成较大的热应力。

一般根据焊线的实际温度、环境公益及焊线工艺条件确定陶瓷基板温度的升温条件,通过测量基板在不同阶段的表面温度,确定相应的公艺参数。

《陶瓷基板制造技术》课件

《陶瓷基板制造技术》课件
开裂问题通常出现在烧成阶段,由于材料内部存在残余应力,当这些应力超过材料的强度极限时,就会发生开裂。为了解决这一问题,可以采用适当的烧成制度,如缓慢加热和冷却,以减小材料内部的残余应力。
陶瓷基板的表面粗糙度对其应用性能具有重要影响。
表面粗糙度问题主要是由于材料表面在加工过程中受到的损伤和残留物的影响。为了解决这一问题,可以采用抛光技术对表面进行处理,以减小表面粗糙度。此外,选择合适的加工参数和工具也是关键。
总结词
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03
CHAPTER
陶瓷基板制造的关键技术
流延法是一种制备陶瓷薄膜的工艺,通过将陶瓷粉末与溶剂、粘结剂等混合制成浆料,然后将其均匀涂布在基材上,经过干燥和热处理后得到陶瓷薄膜。
该方法的优点是制备的陶瓷薄膜厚度均匀、表面平整、附着力强,适用于大面积制备。
流延法的关键在于浆料的配方和涂布工艺的控制,以及热处理过程中的温度和气氛的控制。
混合
将称量好的原材料进行均匀混合,以便于后续成型。

成型方法
采用干压、等静压或流延等方法成型陶瓷基板。
成型参数
控制成型时的压力、温度、时间等参数,以保证陶瓷基板的尺寸和形状精度。
对烧成的陶瓷基板进行切割、磨削、钻孔等加工,以满足不同应用需求。
加工
采用各种检测手段,如外观检查、尺寸测量、性能测试等,对陶瓷基板的质量进行控制。
智能化
随着物联网、人工智能等技术的发展,陶瓷基板也需要适应智能化的发展趋势,实现自感知、自适应、自调节等功能。
02
CHAPTER
陶瓷基板制造工艺流程
根据陶瓷基板的性能要求,选择合适的原材料,如高岭土、长石、石英等。
对原材料进行破碎、球磨、干燥等预处理,以备后续使用。

陶瓷基板制造技术

陶瓷基板制造技术

Al2O3分解 2Al2O3(s) 4Al(g) + 3O2(g) 2C(s) + O2(g) 2CO(g) 2Al(g) + N2(g) 2AlN(s)

CO还原氧化铝 Al2O3(s) + 2CO(g) Al2O(g) + 2CO(g) Al2O(g) + 2CO(g) + N2(g) 2AlN(s) + CO(g)

通过点阵或晶格振动,即借助晶格波或热波进行 热传递; 载热声子通过结构基元(原子、离子或分子)间进行 相互制约、相互协调的振动来实现热的传递; 如果晶体为具有完全理想结构的非弹性体,则热 可以自由地由晶体的热端不受任何干扰和散射向 冷端传递,热导率可以达到很高的数值; 热导率主要由晶体缺陷和声子自身对声子散射控 制。




直接键合铜金属化;
AlN-W共烧金属化。

42
(6) AlN 基板的应用 (a) LSI封装
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(b) 超高频(VHF)频带功率放大器模块
散热基板结构剖面
(c) 大功率器件、激光二极管基板
44
4、碳化硅(SiC)基板
(1) SiC基板的特性

热扩散系数大(> 铜1.1cm2/s); 热膨胀系数与Si更加接近; 缺点:
32
(c) 气溶胶(或气相反应)法:

用AlC13或金属铝的有机化合物为原料,通过与NH3 进行气相反应合成AlN超细粉: AlCl3 + NH3 → AlN + 3 HCl Al(C2H5)3 + NH3 → AlN + 3C2H6

AlC13与NH3反应一般在600~1100℃的温度范围内进

陶瓷基板的主要材料体系

陶瓷基板的主要材料体系

陶瓷基板的主要材料体系一、氧化铝陶瓷基板氧化铝陶瓷基板是最常用的陶瓷基板之一,具有优良的电气绝缘性、耐热性和化学稳定性。

它主要由氧化铝陶瓷材料构成,具有高强度、高刚性和优良的机械性能。

氧化铝陶瓷基板适用于多种应用场景,如高功率电子器件的散热、微波器件的封装以及各种需要高绝缘性、耐高温和机械强度的场合。

二、氮化硅陶瓷基板氮化硅陶瓷基板是一种高性能的陶瓷基板,具有优异的电气绝缘性、耐热性和耐磨性。

它的主要材料是氮化硅陶瓷,具有高强度、高刚性和优良的机械性能。

氮化硅陶瓷基板适用于高电压、大功率电子器件的散热和封装,以及需要高耐热性和机械强度的场合。

三、碳化硅陶瓷基板碳化硅陶瓷基板是由碳化硅陶瓷材料构成的一种高性能陶瓷基板,具有优异的电气绝缘性、耐热性和化学稳定性。

它的机械性能和耐热性能优良,适用于高功率、高温环境下的应用。

碳化硅陶瓷基板被广泛应用于大功率电子设备、半导体封装、汽车引擎控制部件等领域。

四、氧化锆陶瓷基板氧化锆陶瓷基板是由氧化锆陶瓷材料构成的一种陶瓷基板,具有高强度、高刚性和优良的机械性能。

它的电气绝缘性、耐热性和化学稳定性均较好,适用于多种需要高绝缘性、耐高温和机械强度的应用场景。

氧化锆陶瓷基板被广泛应用于电子器件的散热、微波器件的封装以及高温炉具等领域。

五、玻璃陶瓷基板玻璃陶瓷基板是一种由玻璃陶瓷材料制成的陶瓷基板,具有优异的电气绝缘性、耐热性和化学稳定性。

它的机械性能和加工性能优良,适用于多种需要高绝缘性、耐高温和机械强度的应用场景。

玻璃陶瓷基板被广泛应用于半导体封装、高温炉具、照明设备等领域。

六、氮化铝陶瓷基板氮化铝陶瓷基板是一种高性能的陶瓷基板,主要由氮化铝陶瓷材料构成,具有优异的电气绝缘性、耐热性和机械性能。

它的热导率高,适用于高功率电子器件的散热和封装。

氮化铝陶瓷基板被广泛应用于高功率电子设备、半导体封装、高温炉具等领域。

七、碳化铌陶瓷基板碳化铌陶瓷基板是一种由碳化铌陶瓷材料制成的陶瓷基板,具有优异的电气绝缘性、耐热性和化学稳定性。

ic陶瓷基板发展历程以及应用领域

ic陶瓷基板发展历程以及应用领域

ic陶瓷基板发展历程以及应用领域
摘要:
一、陶瓷基板的定义和特点
二、陶瓷基板的发展历程
1.20 世纪60 年代至80 年代
2.20 世纪90 年代至21 世纪初
3.21 世纪至今
三、陶瓷基板的应用领域
1.电子元器件封装
2.微波和光通信
3.汽车电子
4.清洁能源
5.其他新兴领域
正文:
陶瓷基板是一种采用陶瓷材料制成的电子元器件,具有高导热性、高绝缘性、高耐磨性、低热膨胀系数等优点。

它被广泛应用于电子元器件的封装、微波和光通信、汽车电子、清洁能源等领域。

20 世纪60 年代至80 年代,陶瓷基板主要应用于军事和航空航天领域,由于其具有优良的性能,可以满足这些领域对设备的高性能要求。

20 世纪90 年代至21 世纪初,随着电子技术的快速发展,陶瓷基板开始广泛应用于电子元器件封装领域,如IC 芯片、光电子器件等。

同时,微波和光通信领
域的快速发展也为陶瓷基板提供了广阔的市场。

进入21 世纪以来,陶瓷基板在汽车电子领域的应用逐渐增多。

由于陶瓷基板具有高耐磨性、高导热性等优点,可以有效提高汽车电子设备的性能和可靠性。

此外,随着清洁能源领域的兴起,陶瓷基板在风力发电、太阳能发电等领域的应用也日益广泛。

总之,陶瓷基板的发展历程与电子技术、通信技术、汽车电子等领域的发展密切相关。

陶瓷基板的翘曲度

陶瓷基板的翘曲度

陶瓷基板的翘曲度
(最新版)
目录
1.陶瓷基板的概述
2.翘曲度的定义及影响因素
3.陶瓷基板翘曲度的测量方法
4.陶瓷基板翘曲度的应用标准
5.结论
正文
一、陶瓷基板的概述
陶瓷基板是一种采用陶瓷材料制成的电子元器件载体,具有高导热性、低热膨胀系数、高机械强度等优点,广泛应用于功率电子、微波通信等领域。

陶瓷基板在生产和使用过程中,可能会出现翘曲现象,即基板表面呈现弯曲、不平整的状态。

翘曲度是描述陶瓷基板翘曲程度的一个重要指标。

二、翘曲度的定义及影响因素
翘曲度是指陶瓷基板在平面上呈现的弯曲程度,通常用毫米表示。

翘曲度的大小受多种因素影响,如基板材料、生产工艺、环境温度和湿度等。

陶瓷基板的翘曲度对其使用性能和寿命具有重要影响。

三、陶瓷基板翘曲度的测量方法
陶瓷基板翘曲度的测量方法有多种,常用的有塞尺测量法和光学投影法。

塞尺测量法是将塞尺填满整个工件进行测量,但这种方法已经逐渐被淘汰,认为塞尺测量不到中间区域的数据,一些容易划伤的工件用塞尺测量,容易划伤损坏。

光学投影法则是利用光学投影原理,将基板表面的翘曲投影到平面上,通过测量投影长度来计算翘曲度。

四、陶瓷基板翘曲度的应用标准
陶瓷基板翘曲度的应用标准主要取决于其使用场合和要求。

一般而言,陶瓷基板的翘曲度应越小越好。

根据不同领域和应用要求,陶瓷基板翘曲度的标准有所不同。

例如,IPC(国际电子电路协会)标准规定,PCB 板
的翘曲度小于 0.75% 即为合格产品。

五、结论
陶瓷基板翘曲度是评价陶瓷基板性能和质量的重要指标,其大小直接影响基板的使用效果和寿命。

陶瓷基板

陶瓷基板

用途
◆大功率电力半导体模块;半导体致冷器、电子加热器;功率控制电路,功率混合电路。 ◆智能功率组件;高频开关电源,固态继电器。 ◆汽车电子,航天航空及军用电子组件。 ◆太阳能电池板组件;电讯专用交换机,接收系统;激光等工业电子。
趋势
陶瓷基板产品问世,开启散热应用行业的发展,由于陶瓷基板散热特色,加上陶瓷基板具有高散热、低热阻、 寿命长、耐电压等优点,随着生产技术、设备的改良,产品价格加速合理化,进而扩大LED产业的应用领域,如 家电产品的指示灯、汽车车灯、路灯及户外大型看板等。陶瓷基板的开发成功,更将成为室内照明和户外亮化产 品提供服务,使LED产业未来的市场领域更宽广。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
特点
◆机械应力强,形状稳定;高强度、高导热率、高绝缘性;结合力强,防腐蚀。 ◆较好的热循环性能,循环次数达5万次,可靠性高。 ◆与PCB板(或IMS基片)一样可刻蚀出各种图形的结构;无污染、无公害。 ◆使用温度宽-55℃~850℃;热膨胀系数接近硅,简化功率模块的生产工艺。
种类
一、按材料来分
优越性
◆陶瓷基板的热膨胀系数接近硅芯片,可节省过渡层Mo片,省工、节材、降低成本; ◆减少焊层,降低热阻,减少空洞,提高成品率; ◆在相同载流量下 0.3mm厚的铜箔线宽仅为普通印刷电路板的10%; ◆优良的导热性,使芯片的封装非常紧凑,从而使功率密度大大提高,改善系统和装置的可靠性; ◆超薄型(0.25mm)陶瓷基板可替代BeO,无环保毒性问题; ◆载流量大,100A电流连续通过1mm宽0.3mm厚铜体,温升约17℃;100A电流连续通过2mm宽0.3mm厚铜体, 温升仅5℃左右; ◆热阻低,10×10mm陶瓷基板的热阻0.63mm厚度陶瓷基片的热阻为0.31K/W,0.38mm厚度陶瓷基片的热阻为 0.19K/W,0.25mm厚度陶瓷基片的热阻为0.14K/W。 ◆绝缘耐压高,保障人身安全和设备的防护能力。 ◆可以实现新的封装和组装方法,使产品高度集成,体积缩小。

陶瓷基板课件ppt

陶瓷基板课件ppt

生物陶瓷
用于制造人工关节、牙科植入物等 医疗材料的陶瓷,具有良好的生物 相容性和耐腐蚀性。
光敏陶瓷
具有特殊的光学性能,用于制造光 敏电阻、光敏二极管等光电器件。
03
陶瓷基板性能
电性能
绝缘性能
陶瓷基板具有优异的绝缘 性能,能够承受高电压和 高频率的电场,是电子设 备中常用的绝缘材料。
低介电常数
陶瓷基板的介电常数较低 ,有利于减小信号传输过 程中的损失和延迟,提高 信号传输效率。
其他应用领域
01
除了上述应用领域外,陶瓷基板 还广泛应用于其他领域,如汽车 电子、能源、航空航天等。
02
这些领域对陶瓷基板的性能要求 各不相同,但都需要其具备优良 的绝缘性能、机械性能、耐高温 性能和化学稳定性等特点。
05
陶瓷基板发展前景与挑战
市场发展前景
电子工业需求
01
随着电子工业的快速发展,对陶瓷基板的需求持续增长,尤其
氮化硅陶瓷基板
具有高硬度、高强度、耐 高温等特点,用于制造高 温炉具、燃气轮机叶片等 。
碳化硅陶瓷基板
具有高熔点、高硬度、优 良的化学稳定性等特点, 用于制造高温炉具、化学 反应器等。
金属陶瓷材料
氧化锆增韧陶瓷
金属基陶瓷复合材料
以氧化锆为主要成分,通过添加其他 氧化物进行增韧,具有高强度、高韧 性等特点。

陶瓷基板在集成电路中主要用于制作芯片承载片、热沉、绝缘层等,对 集成电路的性能和可靠性产生重要影响。
传感器
传感器是实现智能化和自动化的重要 器件,陶瓷基板在传感器制造中也有 广泛应用。
陶瓷基板在传感器中主要用于制作敏 感元件、绝缘层和支撑结构等,对传 感器的性能和可靠性产生重要影响。

第三章陶瓷基板(一)

第三章陶瓷基板(一)

22
(b) 溶剂:

选择溶剂主要考虑的因素:
必须能溶解分散剂、粘结剂和增塑剂等添加成分; 在浆料中能保持化学稳定性,不与粉料发生反应;
易于挥发与烧除等。
23

常用溶剂:
有机溶剂:乙醇、甲乙酮、三氯乙烯、 甲苯、二甲苯等。
优点: 缺点: 所得的浆料粘度低、溶剂挥 发快和干燥时间短。 易燃和有毒。
24
4、陶瓷基板的金属化
16
3、流延成型工艺
(1)流延法 (Tape Casting)基本概念

流延法也称刮刀成型法; 在陶瓷粉料中加入溶剂、分散剂、粘结 剂、增塑剂等成分,得到分散均匀的浆 料,然后在流延机上制得一定厚度陶瓷 片的一种成型方法。
17
18
流延法于1947年被Howatt等首次来生产陶瓷 片层电容器,并于1952年取得专利。 流延法的特点:


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增塑剂作用:

在流延成型中,为了使成型的流延膜具有一定的 柔韧性,必须使用适量的增塑剂,通常是分子量 较低、不易挥发的化合物; 增塑剂降低粘结剂的玻璃化温度Tg,使其达到 室温或室温以下,从而确保粘结剂在室温时具有 好的流动性和不发生凝结。 增塑剂对粉体颗粒起润滑和桥联作用,有利于浆 料的分散稳定,但加入增塑剂会使素胚膜的强度 降低。
41
玻璃与氧化物混合系特点:

玻璃系和氧化微系特征的组合; 为了降低烧成温度,同时保证较高的 结合力。
42
(2)薄膜法

采用真空空蒸镀、离子镀、溅射镀膜等真空镀 膜法; 金属膜与陶瓷基板的热膨胀系数尽量一致;


提高金属化层的附着力。
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一般选用具有充分的反应性、结合力强的IVB族金属 Ti、Zr,及 VIB族金属Cr、Mo、W等; 上层金属: Cu、Au、Ag,电导率高,不易氧化,延展 性好,可以缓解热膨胀系数不匹配导致的热应力。

陶瓷基板生产工艺

陶瓷基板生产工艺

陶瓷基板生产工艺
陶瓷基板是一种用于电子器件组装的材料,具有优良的导热性能、机械强度和化学稳定性。

陶瓷基板的生产工艺主要包括材料配比、原料制备、成型、烧结和表面处理等步骤。

首先是材料配比。

陶瓷基板通常由氧化铝和其他添加剂组成,添加剂的种类和比例会影响基板的性能。

在配比过程中,需要控制好每种原料的重量比例,确保最终得到的陶瓷基板具有所需的特性。

接下来是原料制备。

将配好的原料放入球磨机中进行混合、研磨和搅拌,以确保原料充分均匀地混合在一起,形成均一的混合物。

然后是成型。

通常有浇铸成型、挤出成型和等离子体喷雾成型等方式。

其中浇铸成型是最常见的方法,即将混合好的原料浇铸到模具中,然后通过振动或压实等方式排除气泡,使得原料在模具中形成所需的形状。

烧结是陶瓷基板生产过程中的关键步骤。

将成型好的陶瓷基板置于高温烧窑中进行烧结处理,使得基板的颗粒逐渐融合并形成致密的结构。

烧结温度和时间的控制对基板的性能有重要影响,过高或过低的烧结温度都会导致基板性能下降。

最后是表面处理。

经过烧结的陶瓷基板需要进行表面处理,以提高其平整度和表面质量。

常见的表面处理方法包括研磨、抛光和涂覆保护层等。

研磨和抛光可以去除基板表面的毛刺和粗
糙度,提高其平整度和光洁度。

涂覆保护层可以增加基板的化学稳定性和耐磨性。

综上所述,陶瓷基板的生产工艺包括材料配比、原料制备、成型、烧结和表面处理等多个步骤。

每个步骤的控制都对基板的性能有重要影响,需要精确掌握各项参数,以确保生产出优质的陶瓷基板。

厚膜陶瓷基板工艺(一)

厚膜陶瓷基板工艺(一)

厚膜陶瓷基板工艺(一)厚膜陶瓷基板工艺简介•厚膜陶瓷基板工艺是一种在电子元器件制造中常用的技术•通过在陶瓷基板上制作厚塑料膜,用于电路的连接和保护工艺步骤1.基板准备–选择合适的陶瓷基板材料,如氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷–清洁基板表面,确保无尘、无油污2.导电层制备–在基板表面涂覆一层导电材料,如钨、铜、银等–采用喷涂、印刷等技术,形成导电层3.电路图案制作–使用光刻技术,将电路图案转移到导电层上–利用光敏胶使电路图案形成影像,然后腐蚀或镀覆去除不需要的导电材料4.厚膜层制备–在导电层上涂覆一层厚塑料膜,如聚酰亚胺–采用印刷、喷涂等技术,使厚膜均匀覆盖导电层5.保护层制备–在厚膜层上涂覆一层保护层,如覆盖有机胶等–保护厚膜层,防止腐蚀和机械损伤6.烘烤和硬化–将制作好的基板放入专用烘箱中进行烘烤和硬化–根据材料要求,控制温度和时间,使膜层固化和附着牢固7.检测和修复–对制作好的基板进行严格的检测–发现问题时进行修复,如重新涂覆膜层、修补电路图案等8.最终检验–对修复后的基板进行再次检测,确保质量合格应用领域•电子器件制造•模块组装•线路板生产优点•厚膜陶瓷基板具有良好的电性能和机械性能•适用于高温、高频等特殊环境下的工作要求•提供良好的保护和连接功能局限性•制作工艺复杂,对设备和技术要求较高•生产成本相对较高•仅适用于特定的应用领域厚膜陶瓷基板工艺在电子领域中起到了重要的作用,通过制作厚塑料膜和导电层,实现了电路的保护和连接。

虽然制作工艺较为复杂,但其优越的性能使其得到广泛应用。

未来随着技术的发展,厚膜陶瓷基板工艺将进一步完善和应用于更多的领域。

发展趋势•制造工艺的自动化和智能化:随着技术的发展,人工智能和机器学习等技术将应用于厚膜陶瓷基板工艺中,实现工艺过程的自动化和优化。

•材料的创新和改进:研发新型的陶瓷基板材料和厚膜材料,以提高电性能、机械性能和耐高温性能,满足不同领域的需求。

•多功能化和集成化:在厚膜陶瓷基板上集成更多的功能组件,如传感器、天线等,实现多种功能的组合,提高设备的整体性能。

陶瓷基板 工艺

陶瓷基板 工艺

陶瓷基板工艺
陶瓷基板是一种常见的电子材料,它具有优良的耐高温、耐腐蚀、绝缘性能和机械强度,被广泛应用于电子器件制造中。

以下是陶瓷基板的制作工艺,简要介绍如下:
1. 原料准备:选用高纯度的陶瓷粉末和助剂,并将它们混合均匀。

2. 成型:将混合好的原料通过压制或注塑工艺成型,制成符合要求的坯体。

3. 烧结:将坯体置于高温炉中,在控制好的气氛和温度下进行烧结处理,使陶瓷基板达到一定的致密度和强度。

4. 打磨:对烧结好的陶瓷基板进行机械打磨,使其表面达到平整度和粗糙度的要求。

5. 内部电路:通过化学腐蚀或激光蚀刻等工艺,在陶瓷基板内部形成电路线路和孔穴。

6. 外部引线:在陶瓷基板表面覆盖金属层,再进行化学腐蚀或激光蚀刻,形成外部引线,以便连接其他电子器件。

7. 检验:对制作好的陶瓷基板进行严格的检验和测试,确保其质量合格。

以上就是陶瓷基板的制作工艺,具体的生产过程还需要根据不同的陶瓷基板类型和用途进行调整和改善。

陶瓷基板工艺流程和设备

陶瓷基板工艺流程和设备

陶瓷基板工艺流程和设备一、简介陶瓷基板是一种用于电子元器件的重要载体材料,具有良好的绝缘性能、高温稳定性和耐腐蚀性。

陶瓷基板工艺流程和设备则是用于制造陶瓷基板的一系列工艺步骤和所需设备的总称。

二、陶瓷基板工艺流程陶瓷基板的制造过程通常包括以下几个主要步骤:1. 原料准备:根据所需的陶瓷基板材料,选择合适的陶瓷粉体和添加剂,并进行粉体的混合、研磨和筛分等处理。

2. 成型:将经过处理的陶瓷粉体与有机添加剂混合,通过压制、注塑或印刷等方法将其成型为所需形状的基板。

3. 干燥:将成型的陶瓷基板置于干燥设备中,去除其中的水分和有机添加剂,提高基板的密度和强度。

4. 烧结:将干燥后的陶瓷基板置于高温烧结炉中,进行烧结处理。

在高温下,陶瓷粉体颗粒之间发生结合,使基板变得坚硬、致密,并获得所需的物理和化学性能。

5. 加工:经过烧结的陶瓷基板可以进行后续的机械加工,如修整、切割、打孔等,以满足不同的尺寸和形状要求。

6. 表面处理:根据需要,对陶瓷基板的表面进行处理,如抛光、喷涂、镀膜等,以提高其表面光洁度、绝缘性能和焊接性能。

7. 检测和测试:对制造好的陶瓷基板进行质量检测和性能测试,确保其符合规定的标准和要求。

三、陶瓷基板制造所需设备陶瓷基板制造过程中涉及到的主要设备包括:1. 球磨机:用于对陶瓷粉体进行研磨和混合,使其达到一定的细度和均匀性。

2. 压制机/注塑机/印刷机:用于将陶瓷粉体和有机添加剂混合后,将其成型为所需形状的基板。

3. 干燥设备:包括烘箱、干燥室等,用于去除基板中的水分和有机添加剂。

4. 烧结炉:采用高温烧结炉,对干燥后的陶瓷基板进行烧结处理,使其具有所需的物理和化学性能。

5. 机械加工设备:包括切割机、打孔机、磨床等,用于对烧结后的陶瓷基板进行尺寸修整和加工。

6. 表面处理设备:如抛光机、喷涂设备、真空镀膜机等,用于对基板的表面进行处理和改性。

7. 检测和测试设备:包括显微镜、电子显微镜、扫描电镜、薄膜测量仪等,用于对制造好的陶瓷基板进行质量检测和性能测试。

一种陶瓷基板制备方法及陶瓷基板与流程

一种陶瓷基板制备方法及陶瓷基板与流程

一种陶瓷基板制备方法及陶瓷基板与流程《陶瓷基板制备方法及流程》摘要:本文介绍了一种陶瓷基板制备方法,包括原料选择、制备工艺和烧结工艺等关键步骤。

通过这种制备方法,可以得到高质量的陶瓷基板,具有良好的电性能和机械性能。

1. 引言陶瓷基板是一种用于电子器件制造的基础材料,具有优异的绝缘性能和热导率。

传统的陶瓷基板制备方法包括模压和压延等工艺,但由于工艺复杂、成本高等缺点,需要寻找新的制备方法。

2. 原料选择陶瓷基板的制备使用的主要原料为氧化铝和氮化铝等高纯度陶瓷材料。

这些材料具有良好的电子性能和机械性能,适合用于制备高质量的陶瓷基板。

3. 制备工艺首先,要将氧化铝和氮化铝等原料粉末进行混合。

然后,将混合后的粉末放入球磨机中进行研磨,使其颗粒粒径均匀。

接下来,将研磨后的粉末放入模具中进行压制成型。

最后,将成型后的陶瓷基板进行烧结。

4. 烧结工艺烧结是制备陶瓷基板的关键一步,其目的是通过高温处理,使粉末颗粒相互结合,形成致密的陶瓷结构。

烧结温度和时间等参数根据不同的材料和要求进行调节。

5. 结果与讨论通过上述制备方法,制得的陶瓷基板具有均匀的颗粒结构和高度致密的陶瓷结构。

在电性能方面,陶瓷基板具有良好的绝缘性能和热传导性能,适用于高频和高温环境下的电子器件制造。

在机械性能方面,陶瓷基板具有高强度和耐磨性,能够满足复杂的工艺要求。

6. 结论本文介绍了一种陶瓷基板制备方法,通过原料选择、制备工艺和烧结工艺等关键步骤,可以制备出高质量的陶瓷基板。

这种制备方法具有工艺简便、成本低、性能优异等优点,可以广泛应用于电子器件制造领域。

《陶瓷基板制造技术》课件

《陶瓷基板制造技术》课件

利用成型技术,将陶瓷基板材料压
制成所需形状的基板,如方形、圆
形等。
3
4.3. 烧结
将成型后的陶瓷基板在高温下进行
烧结,使其颗粒结合成致密的陶瓷
4.4. 加工
4
结构。
经过烧结后的陶瓷基板进行加工, 如切割、打孔等,以满足不同应用
领域的需求。
5. 陶瓷基板的应用
5.1. 电子器件
陶瓷基板广泛应用于电子 器件的封装和散热领域, 如集成电路(IC)、功率模块 等。
3.3. 氧化锆
氧化锆具有较高的熔点和稳定性,常用于 制造高温环境下的陶瓷基板。
3.4. 其他
除了氧化铝、氮化硅和氧化锆,还有其他 材料如石英、氧化铜等,用于特殊应用的 陶瓷基板制造。
4. 制造陶瓷基板的工艺流程
1
4.1. 粉末制备
通过粉末制备工艺,将原材料粉末
4.2. 成型
2
混合并进行磨细,以获得均匀的陶 瓷基板材料。
5.2. LED
陶瓷基板作为LED照明器件 的基座,具有良好的散热 性和电绝缘性,广泛应用 于照明领域。
5.3. 其他
除了电子器件和LED,陶瓷 基板还有许多其他应用领 域,如太阳能电池、传感 器等。
6. 陶瓷基板的优势
1 6.1. 高温稳定性
2 6.2. 高机械强度
陶瓷基板具有出色的高温稳定性,能够 在极端温度条件下保持稳定的性能。
《陶瓷基板制造技术》PPT课 件
欢迎大家来到《陶瓷基板制造技术》的PPT课件。本课程将深入介绍陶瓷基板 的制造原理、工艺流程和应用领域,希望能为大家带来全新的视角和思考。
1. 什么是陶瓷基板?
陶瓷基板是一种广泛应用于电子器件和LED等领域的基础材料,具有优异的散热性、机械强度和电 绝缘性。

陶瓷基板的种类特性与工艺ppt课件

陶瓷基板的种类特性与工艺ppt课件
电容性能;
直接敷铜陶瓷基板最初的研究就是为了解决大电 流和散热而开发出来的,后来又应用到AlN陶瓷的 金属化。除上述特点外还具有如下特点使其在大 功率器件中得到广泛应用:
机械应力强,形状稳定;高强度、高导热率、 高绝缘性;结合力强,防腐蚀;
极好的热循环性能,循环次数达5万次,可靠 性高;
高的绝缘性能; Si相匹配的热膨胀系数; 电性能优越,载流能力强。
2019/11/13
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深圳盛宴实业投资有限公司
二、陶瓷基板的种类——DBC
直接敷铜技术是利用铜的含氧共晶液直接将铜敷接在陶瓷上,其基本原理就是敷接过程前或过程中在铜 与陶瓷之间引入适量的氧元素,在1065℃~1083℃范围内,铜与氧形成Cu-O共晶液, DBC技术利用该 共晶液一方面与陶瓷基板发生化学反应生成 CuAlO2或CuAl2O4相,另一方面浸润铜箔实现陶瓷基板与 铜板的结合。
二、镭雕::激光雕刻或者激光打标,是 一种用光学原理进行表面处理的工艺。
特点:1.环保 2.无库存
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四、陶瓷基板的应用
1.LTCC散热基板在应用上,大多以大尺寸高功率以及小尺寸低功 率产品为主,基本上外观大多呈现凹杯状,凹杯形状主要是针对 封装工艺采用较简易的点胶方式封装成型所设计。再者,采用了 厚膜制作线路,使得线路精准度不足以符合高功率小尺寸的LED 产品。而与LTCC工艺与外观相似的HTCC,在散热基板这一块, 由于需要高温烧结,成本增加,尚未被普遍的使用。 2.DBC与DPC则与LTCC/HTCC不仅有外观上的差异,连封装方 式亦有所不同,DBC/DPC均是属于平面式的散热基板,这样可 依客制化备制金属线路加工,再根据客户需求切割成小尺寸产品, 辅以共晶/覆晶工艺,结合已非常纯熟的萤光粉涂布技术及高阶封 装工艺技术铸膜成型,可大幅的提升LED的发光效率。 3.DBC产品因受工艺能力限制,使得线路解析度上限仅为 150~300um,若要特别制作细线路产品,必须采用研磨方式加工, 以降低铜层厚度,但却造成表面平整度不易控制与增加额外成本 等问题。 4.DPC利用薄膜微影工艺备制金属线路加工,具备了线路高精准 度与高表面平整度的的特性,非常适用于覆晶/共晶接合方式的工 艺,能够大幅减少LED产品的导线截面积,进而提升散热的效率。

陶瓷基板的生产开发与应用方案(一)

陶瓷基板的生产开发与应用方案(一)

陶瓷基板的生产开发与应用方案一、实施背景随着科技的不断发展,电子行业对高性能、高可靠性、高耐热性的电路基板的需求日益增长。

陶瓷基板作为一种优秀的电子封装材料,具有高导热性、高绝缘性、优良的加工性能以及能与半导体芯片键合等特点,被广泛应用于大规模集成电路、电力电子、微波器件、LED芯片封装等领域。

然而,目前市场上的陶瓷基板多为日本及台湾企业所垄断,国内企业在技术、质量和市场方面均存在一定的差距。

因此,开发具有自主知识产权的陶瓷基板对于提升国内电子封装行业的技术水平和市场竞争力具有重要意义。

二、工作原理陶瓷基板的生产原理主要包括以下步骤:1.原料调配:选用高纯度无机非金属材料作为原料,如氧化铝、氧化硅、氮化硅等,根据配方比例将其混合均匀。

2.粉体制备:将混合好的原料进行高温熔融、急冷破碎、研磨等工艺处理,制备成微米级以下的粉末。

3.浆料制备:将制备好的粉末与有机载体、分散剂等混合,形成均匀稳定的浆料。

4.流延成型:将浆料通过流延机均匀涂布在PET膜或其他材质的基材上,形成一定厚度的生坯。

5.干燥:将生坯进行低温干燥处理,去除水分和有机物。

6.烧结:将干燥后的生坯在高温下进行烧结,使其中的有机物完全挥发并形成致密的陶瓷基板。

7.加工:对烧结后的陶瓷基板进行机械加工,如钻孔、研磨等,以形成所需的电路图案和连接孔。

8.检测:对加工后的陶瓷基板进行质量检测,包括外观检查、性能测试等。

三、实施计划步骤1.研发团队组建:组建由材料科学、物理学、电子工程等多学科背景的专业研发团队,具备陶瓷基板制备、电子封装工艺、材料性能测试等方面的知识和技能。

2.技术调研与文献综述:收集并分析国内外关于陶瓷基板制备技术的相关文献和专利资料,了解当前技术水平和未来发展趋势。

3.实验设备购置与调试:购置实验所需的原料、设备仪器等,并进行调试和校准,确保实验条件的准确性和一致性。

4.实验设计与实施:根据技术调研和文献综述的结果,设计实验方案并实施。

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增塑剂作用:

在流延成型中,为了使成型的流延膜具有一定的 柔韧性,必须使用适量的增塑剂,通常是分子量 较低、不易挥发的化合物; 增塑剂降低粘结剂的玻璃化温度Tg,使其达到 室温或室温以下,从而确保粘结剂在室温时具有 好的流动性和不发生凝结。 增塑剂对粉体颗粒起润滑和桥联作用,有利于浆 料的分散稳定,但加入增塑剂会使素胚膜的强度 降低。
41
玻璃与氧化物混合系特点:

玻璃系和氧化微系特征的组合; 为了降低烧成温度,同时保证较高的 结合力。
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(2)薄膜法

采用真空空蒸镀、离子镀、溅射镀膜等真空镀 膜法; 金属膜与陶瓷基板的热膨胀系数尽量一致;


提高金属化层的附着力。
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一般选用具有充分的反应性、结合力强的IVB族金属 Ti、Zr,及 VIB族金属Cr、Mo、W等; 上层金属: Cu、Au、Ag,电导率高,不易氧化,延展 性好,可以缓解热膨胀系数不匹配导致的热应力。
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(3)共烧法

在烧成前的陶瓷生片上,丝网印刷Mo、W等 难熔金属的厚膜浆料,一起脱脂烧成,使陶瓷 与导体金属烧成为一体结构;

适用于多层板的制造。
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共烧法特点:

可以形成微细的电路布线,容易实现多层 化,从而实现高密度布线; 绝缘体与导体制成一体化结构,可以实现 气密封装; 通过成分、成形压力、烧结温度的选择可 以控制烧结收缩率。




要有较低的塑性转变温度,以确保在室温下 不发生凝结;
考虑所用基板材料的性质,不相粘结和易于 分离。
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粘结剂分类:


按官能团类型:非离 子、阴离子和阳离子;
在流延工艺中使用最多的是阴离子与非离子型的 粘结剂,主要分为乙烯基或丙烯基; 在非水基浆料中常用: 聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯 酸甲脂和乙基纤维素等; 在水基浆料中常用: 聚乙烯醇、丙烯酸乳剂和聚 丙烯酸胺盐等。
4、陶瓷基板的金属化
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3、流延成型工艺
(1)流延法 (Tape Casting)基本概念

流延法也称刮刀成型法; 在陶瓷粉料中加入溶剂、分散剂、粘结 剂、增塑剂等成分,得到分散均匀的浆 料,然后在流延机上制得一定厚度陶瓷 片的一种成型方法。
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流延法于1947年被Howatt等首次来生产陶瓷 片层电容器,并于1952年取得专利。 流延法的特点:
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细颗粒有好的烧结性,可使烧结温度 降低和烧结制品更致密,但粉料过细 则使得所需分散剂、粘结剂与增塑剂 的量相应增加,这就给干燥和烧结过 程带来麻烦,使烧成品质量下降。

球形颗粒有好的填充性能,使烧结后 的产品结构致密且机械强度高而条状 和片状颗粒在刮刀剪切应力作用下可 择优取向,适宜于制备有定向要求的 压电材料。
水作为溶剂: 优点:成本低、使用安全卫生和便于大规模生产。 缺点:

― ―
对粉料颗粒的湿润性能较差,挥发慢、干燥时间长;
浆料除气困难,气泡的存在会影响素胚膜的质量; 水基浆料所用粘结剂多为乳状液,市场上产品较少,使粘 结剂的选择受限制; 某些陶瓷材料,如氮化物和碳化物能与水反应在其表面生 成一层氧化膜,而和CaO、MgO等材料具有吸湿性,不宜 采用水作溶剂。
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注浆成型
挤出成型 +压制
无沉降和分层,连续 化工艺,自支撑片层, 表面光滑,粘接剂含 量高,长度/侧面收缩 不一,易翘曲,磨损 大
结构层较薄,表面比 较光滑一般不连续, 面积小,特殊油墨体 系,粘接剂含量高
适于有限宽度的可 弯曲片层的大量生 产,厚度 100-1500 mm
丝网印刷
适于单层或多层结 构的优先厚膜技术


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常用增塑剂: 在粉体颗粒间形成有机桥,能
聚乙二醇
增加浆料的粘度。
润滑粉体颗粒,降低浆料粘度。
邻苯二甲酸脂
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常用的粘结剂和增塑剂
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(3)流延设备
TTC-1200
Single Blade Assemblies
Double Blade Assemblies
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(4) 流延浆料的制备: 第一步:球磨混料(粉料、溶剂、分散剂; 第二步:球磨浆料 + 结剂)、去渣。 功能性添加剂(增塑剂、粘
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4、陶瓷基板的金属化
(1)厚膜法

厚膜金属法:在陶瓷基板上通过丝网印刷 形成导体(电路布线)及电阻等,经烧结 形成及引线接点等。
厚膜浆料: 粒度1-5微米的金属粉末; 玻璃粘结剂 (10%); 有机载体 (有机溶剂、增稠剂、表面活 性剂等); 球磨混联而成。
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玻璃系
(玻璃结合)
氧化物系 (化学结合) 玻璃与氧化物混 合系 (混合结构)
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分散原理:

颗粒在介质中的分散效果通常用总势能U 来描述:
U=Ua+Ur

Ua:Van der Waals引力势能; Ur:为斥力势能。 当Ur > Ua时,浆料是分散稳定的。
两种机理:

双电层的静电稳定机理 高聚物大分子的空间位阻稳定机理
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分散剂的种类:

非离子、阴离子、阳离子或两性离子;

设备简单,生产效率高,可连续操作,自 动化水平高; 坯体致密,膜片弹性好,致密度高; 工艺稳定,生产的膜片厚度范围较宽且可 控,因此在陶瓷工业得到广泛的应用。
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(2)流延法主要成分及其作用机理 原料:原始陶瓷粉料、溶剂、分散剂、粘结剂以及 增塑剂等。 对这些材料的选择非常重要,将直接影响流延浆 料的性能,从而影响最终烧结成品的性能。
对不同的陶瓷基板, 金属化配方是不一样的,许多的 试验研究都是围绕这方面进行的。
Huazhong University of Science and Technology
胡先罗
材料科学与工程学院
第三章 陶瓷基板制造技术
第一节 陶瓷基板概论
1、陶瓷基板具备条件
2、陶瓷基板的制造方法
3、流延成型工艺 4、陶瓷基板的金属化
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1、陶瓷基板具备条件
(1)机械性质

有足够高的机械强度,除搭载元件外,也 能作为支持构件使用;加工性好,尺寸精 度高;容易实现多层化; 表面光滑,无翘曲、弯曲、微裂纹等。
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(6)陶瓷材料的应用分类

高速器件: 采用介电常数低、易于多层化的基 板(Al2O3 、玻璃陶瓷共烧基板)

高散热: 采用高热导率的基板(AlN、BeO基 板等)
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第一节 陶瓷基板概论
1、陶瓷基板具备条件
2、陶瓷基板的制造方法
3、流延成型工艺 4、陶瓷基板的金属化
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2、陶瓷基板的制造方法
(1)烧成前的成型
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(b) 溶剂:

选择溶剂主要考虑的因素:
必须能溶解分散剂、粘结剂和增塑剂等添加成分; 在浆料中能保持化学稳定性,不与粉料发生反应;
易于挥发与烧除等。
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常用溶剂:
有机溶剂:乙醇、甲乙酮、三氯乙烯、 甲苯、二甲苯等。
优点: 缺点: 所得的浆料粘度低、溶剂挥 发快和干燥时间短。 易燃和有毒。
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阴离子表面活性剂主要用于颗粒表面带 正电的中性或弱碱性浆料;
阳离子型表面活性剂主要用于颗粒表面 带负电的中性或弱酸性浆料。

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(d)
粘结剂、增塑剂:
素胚膜的厚度;
所选溶剂类型及匹配性,有利于溶剂挥发和 不产生气泡; 应易烧除,不留有残余物; 能起到稳定浆料和抑制颗粒沉降的作用;
选择粘结剂需考虑的主要因素:
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(5) 流延膜的厚度:
a:
湿坯干燥时厚度的收缩系数, 浆料的粘度,
h和L: 分别是刮刀刀刃间隙的高度和长度,
h:
△P: (通常由浆料的高度决定)为料斗中的压力, v。: 为流延装臵和支撑载体的相对速度。
(6) 获得优质流延膜的措施:
刮刀的表面光洁度 浆料的均匀性
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第一节 陶瓷基板概论
1、陶瓷基板具备条件 2、陶瓷基板的制造方法 3、流延成型工艺 4、陶瓷基板的金属化
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射出成形
将浆料粒以定量、间 歇的方式,自进料漏 斗加入,送至加热管 中加热使其融化后, 透过活塞柱或推头向 前推进,经过喷嘴射 入模具的模穴中。
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(2)陶瓷基板的主要生产工艺 工艺方法
干压成型
特点
典型应用
粘接量含低,成本低, 适于大面积不可弯曲 表面粗糙,密度波动, 的片层厚度> 250 mm 气孔大小不一 不含粘接剂,大面积, 适于不能弯曲的单层 可能成型弯曲和某种 结构厚度> 100 mm 结构的表面,显微结 构均匀浆料必须分析 温定,只适合分批操 作,不会造成分层, 注浆效率低
玻璃结合
+
化学结合
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玻璃系特点:


软化点在粉末金属的烧结温度附近;
在粉末烧结成网络结构之前或其过程中,玻璃软化, 逐渐由厚膜导体侧向基板侧流动,并流入基板的表面 凹凸之中。随着玻璃网络结构的收缩,玻璃与其形成 相互勾连结构;从导体表面到陶瓷基板,金属的相对 含量逐渐减少,而玻璃粘结剂的含量逐渐增加,形成 梯度。 表面金属含量高:提高电导率、便于焊接键合; 界面玻璃含量高,利于导体层与基板的机械结合。
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流延成型
水基和有机基组分可 连续化生产,表面光 滑,小批量和大批均 可,自支撑带粘接剂 含较高,浆料组成复 杂,需要干燥和脱脂
适于单层和多层技 术的可弯曲的带, 适于大型和小型设 备,厚度100-1500 mm
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