第三章陶瓷基板(一)

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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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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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。
通过上述方法使粉料成型致密坯体的 方法称为等静压法。
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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
Ø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
Ø注浆成型
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
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Ø挤出成型 +压制
Ø丝网印刷
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
力强；ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 无吸湿性；耐油、耐化学药品；a射线放出量小； 所采用的物质五公害、无毒性；在使用温度范围
内晶体结构不变化； 原材料丰富；技术成熟；制造容易；价格低。
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（5）陶瓷材料的种类 Al2O3 3Al2O3 ·2SiO2 莫来石 2Al2O3·2MgO·5SiO2 堇青石 MgO·SiO2 块滑石 2MgO·SiO2 镁橄榄石 AlN、SiC、 BeO
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（2）电学性质 绝缘电阻及绝缘破坏电压高； 介电常数低； 介电损耗小； 在温度高、湿度大的条件下性能稳定，确保
可靠性。
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（3）热学性质 热导率高； 热膨胀系数与相关材料匹配（特别是与Si的热
膨胀系数要匹配）； 耐热性优良。
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（4）其它性质 化学稳定性好；容易金属化，电路图形与其附着
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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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(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：
所得的浆料粘度低、溶剂挥 发快和干燥时间短。
缺点： 易燃和有毒。
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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。
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(a) 粉料：
在选择粉料时，既要考虑产品的特性 要求，也要考虑制备工艺因素。
流延法中陶瓷粉料的纯度、粒度、比 表面积、颗粒形状等特性对材料的性 能及制备工艺影响很大。
粉末的粒度和比表面积决定制备过程 中各添加剂的加入量，影响到流延浆 料的分散性和流变稳定性，从而最终 影响素胚膜及烧成品的微结构与致密 性。
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(c) 分散剂： 重要性
分散剂的分散效果是决定流延法制膜成败 的关键。
粉料颗粒在流延浆料中的分散性和均匀性 直接影响素胚膜的质量及其烧结特性，从 而影响烧结膜材的致密性、气孔率和机械 强度等一系列特性；
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。
适于有限宽度的可 弯曲片层的大量生 产，厚度 100-1500 mm
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
适于单层或多层结 构的优先厚膜技术
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Ø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
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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： 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
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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 粉末压制成型（模压成型、等静压成型） 挤压成型 流延成型 射出成型
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等静压成型
将待压试样置于高压容器中，利用液 体介质不可压缩的性质和均匀传递压 力的性质从各个方向对试样进行均匀 加压。
当液体介质通过压力泵注入压力容器 时，根据流体力学原理，其压强大小 不变且均匀地传递到各个方向。此时 高压容器中的粉料在各个方向上受到 的压力是均匀的和大小一致的。