流延法制备氮化铝陶瓷基板

总结——流延法制备氮化铝陶瓷基板的性质 与氮化铝粉料的质量，流延参数，排胶制度 和烧结工艺关系密切。粉料太粗，易于成型， 但基片质量不高。选用细粉料必须严格控制 流延参数才能成型质量较好，排胶温度和速 度也需要严格控制。温度高和速度快引起流 延带严重开裂。烧结过程气氛与烧结稳定与 升温速率至关重要，它将决定基片的最终性 能。
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拟采用方案
实验采用高纯度超细氮化铝粉料为原料，烧 结助剂为氧化钇，经过球磨混料，并添加 PVB粘接剂和合适的溶剂配制粘度适宜的流 延浆料，通过刮刀流延法形成厚度均匀的流 延带（流延厚度0.2~0.4mm ），流延带再 经冲切、层压、排胶和烧结等工艺加工形成 致密的氮化铝陶瓷片。最后再通过各种测试 技术表征陶瓷片的结构与性能。
实验设备及药品
激光粒度仪 、扫描电镜 、激光导热系数测 量仪 、球磨机、烧结炉 高纯度超细的氮化铝粉料 、氧化钇稳定剂 、 聚乙醇缩丁醛粘接剂 、聚乙二醇和邻苯二 甲酸二丁酯增塑剂
欲解决的关键问题
◆氮化铝粉料的粒度的选用。
◆浆料的配比与混料工序。 ◆排胶温度及升温速率的控Hale Waihona Puke Baidu。 ◆烧结升温速率和保温时间的控制。
流延法制备氮化铝陶瓷基板— —先进陶瓷课程设计
指导老师——曹大力
学生——张梦（无非1003）
研究背景
□陶瓷基板是大功率电子电路结构技术和互连技 术的基础材料。它对材料的机械强度，导热性和 电绝缘性和化学稳定性要求较高。目前陶瓷基板 还是以氧化铝为主，而氮化铝陶瓷具有比氧化铝 高得多的导热率（达到319W/m.k，是氧化铝 的8到10倍）和电绝缘性（氧化铝的8倍以上）。 因而可作为氧化铝基板的替代材料。
目前国内外氮化铝陶瓷基板采用干压成型， 但是干压成型基板质地不均匀，且超薄的基 板不能生产。 流延成型是大规模制备氧化铝基板材料的重 要工艺方法，目前对氮化铝流延法成型工艺 研究相对较少。氮化铝基板大规模化生产从 而取代氧化铝基板仍在起步阶段。
研究目的与意义
目的——本课题对流延法制备氮化铝陶瓷基板进 行研究，探讨粉体特性、流延参数对陶瓷结 构与性能的影响，以及制备氮化铝基板的排 胶工艺与烧结工艺。 意义——制备导热率比干压法更高的氮化铝陶瓷 基板（国内干压法制备的氮化铝基板目前已 达到190W/m.k），理论上可达到 319W/m.k。 实现流延法制备氮化铝陶瓷基板的大 规模化。
创新点
采用流延法制备氮化铝陶瓷基板，生产效率 更高，易于实现大规模化生产。 流延法制备的氮化铝陶瓷基板导热率比传统 干压法制备的产品更好，理论上可达到 320W/m.k（比干压法制备高出70%，比 氧化铝基板高出8到10倍）。 流延法制备氮化铝陶瓷基板对厚度的控制性 更出色。
干压法制备的氮化铝样品图
拟采用实验
粉料的选用——通过资料对比发现选用粒径 为1.5微米的粉料所形成的流延带不发生开裂 且表面光滑。
溶剂与添加剂——考虑到氮化铝遇水易水解，故采 用非水基的无水乙醇/丁酮为溶剂 。辅以聚乙醇缩 丁醛粘接剂，聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯增塑剂 （配比需要实验去确定）。 排胶工艺——通过查阅资料，实验拟采用 200~500度直接慢速升温和500度保温的排胶方 案。 烧结工艺——为防止氮化铝在烧结过程中被氧化， 选用方案是将氮化铝陶瓷片经过1500度保温4h的 氮气中烧成。