氮化鋁陶瓷具有優良的絕緣性、導熱性、耐高溫性、耐腐蝕性以及與硅的熱膨脹系數相匹配等優點,成為新一代大規模集成電路、半導體模塊電路及大功率器件的理想散熱和封裝材料。成型工藝是陶瓷制備的關鍵技術,是提高產品性能和降低生產成本的重要環節之一。
隨著工業技術的高速發展,傳統的成型方法已難以滿足人們對陶瓷材料在性能和形狀方面的要求。陶瓷的濕法成型近年來成為研究的重點,因為濕法成型具有工藝簡單、生產效率高、成本低和可制備復雜形狀制品等優點,易于工業化推廣。
濕法成型包括流延成型、注漿成型、注射成型和注凝成型等。
氮化鋁陶瓷的流延成型
料漿均勻流到或涂到支撐板上,或用刀片均勻的刷到支撐面上,形成漿膜,經干燥形成一定厚度的均勻的素坯膜的一種料漿成型方法。流延成型工藝包括漿料制備、流延成型、干燥及基帶脫離等過程。
溶劑和分散劑
高固相含量的流延漿料是流延成型制備高性能氮化鋁陶瓷的關鍵因素之一。溶劑和分散劑是高固相含量的流延漿料的關鍵。溶劑必須滿足以下條件:
(1)必須與其他添加成分相溶,如分散劑、粘結劑和增塑劑等;
(2)化學性質穩定,不與粉料發生化學反應;
(3)對粉料顆粒的潤濕性能好;
(4)易于揮發與燒除;
(5)使用安全、衛生且對環境污染小。
粘結劑和增塑劑
在流延漿料中加入粘結劑與增塑劑主要是為了提高薄片的強度和改善薄片的韌性及延展性。流延薄片在室溫下自然干燥時,溶劑不斷揮發,粘結劑則能自身固化成三維網絡結構防止薄片中的顆粒沉降,并且賦予薄片一定的強度。增塑劑的引入保證了薄片的柔韌性,同時降低了粘結劑在室溫和較低溫度時的玻璃化轉變溫度。
流延成型的工藝特點:優點:設備不太復雜,工藝穩定,可連續生產,效率高,自動化程度高,坯膜性能均一且易于控制, 適于制造各種超薄形陶瓷器件,氧化鋁陶瓷基片等。缺點:坯體密度小,收縮性高。
氮化鋁陶瓷的注射成型
陶瓷注射成型技術(CIM)是一種制造復雜形狀陶瓷零部件的新興技術,在制備復雜小部件方面有著其不可比擬的獨特優勢。隨著近年來全球范圍內電子陶瓷產業化規模的不斷擴大,CIM 技術誘人的應用前景更值得期待。該工藝主要包括喂料制備、注射成型、脫脂和燒結。