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氧化鋁陶瓷基板制造工藝概述

編輯：文章轉自先進陶瓷展公眾號，如有侵權，請聯系小編刪除。發布時間：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用。但目前國內在氧化鋁陶瓷基板的生產中存在一些問題，例如燒結溫度過高等，導致我國在該部件的應用主要依靠進口。

隨著現代通訊技術的不斷發展，電子元件向簡單化、小型化、高集成度不斷轉變，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，在工業封裝中具有重要作用。

一、氧化鋁陶瓷基板的晶體結構、分類及性能

氧化鋁有許多同質異晶體，例如α-Al2o3、β-Al2o3、γ-Al2o3等，其中以α-Al2o3的穩定性較高，其晶體結構緊密、物理性能與化學性能穩定，具有密度與機械強度較高的優勢，在工業中的應用也較多。

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，線性膨脹系數為8.1×10-6，熱導率為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體集成電路及電子產品中，這主要是由于大部分電子產品具有高光敏性，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，目前國內外均積極開展對黑色氧化鋁陶瓷制造工藝的研究。

電子產品封裝中使用的黑色氧化鋁陶瓷，基于其應用領域的需求，黑色著色料的選擇需要結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，低溫環境可能促使著色料的揮發性受到影響而保溫一定時間，在此過程中，游離狀態著色物可能集結成尖晶石類化合物，能夠避免著色料在高溫環境下持續揮發，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、粘結劑、增塑劑等物質，從而使漿料分布均勻，然后在流延機上制成不同規格陶瓷片的制造工藝，也被稱為刮刀成型法。該工藝最早出現于上世紀40年代后期，被用于生產陶瓷片層電容器，該工藝的優點在于：

（1）設備操作簡單，生產高效，能夠進行連續操作且自動化水平較高；

（2）胚體密度及膜片彈性較大；

（3）工藝成熟；

（4）生產規格可控且范圍較廣。

現代生產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，但關鍵問題在于該部件對燒結溫度的要求較高，導致制造的難度提高。目前我國能夠量產氧化鋁陶瓷基板的企業屈指可數，主要還是依賴于進口，以斯利通為首的陶瓷基板企業對于我國的陶瓷行業發展具有重大意義。

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