中國粉體網(wǎng)訊 近年來，電動汽車、電力機車以及半導體照明、航空航天、衛(wèi)星通信等進入高速發(fā)展階段，其內(nèi)部電子器件工作電流大、溫度高、頻率高，為滿足器件及電路工作的穩(wěn)定性，對芯片載體提出了更高的要求。陶瓷基板具有優(yōu)異的熱性能、微波性能、力學性能以及可靠性高等優(yōu)點，可廣泛應用于這些領域。
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目前，陶瓷基板的主流成型工藝是流延成型，完成流延成型需要經(jīng)過漿料制備、流延、干燥、切割等多步工序，其中每一工序都會影響陶瓷素坯質(zhì)量，稍有不慎，陶瓷素坯便可能會出現(xiàn)不同情況的缺陷，并影響最終的成品質(zhì)量。例如：
坯片彎曲
坯片的彎曲通常有邊緣彎曲、整體彎曲、翼狀彎曲、反向彎曲等情況，當坯片在干燥過程中，上表面比邊緣收縮較大，坯片邊緣彎曲或整體彎曲，輕微的邊緣彎曲在后續(xù)工序會被裁剪，所以此現(xiàn)象通常可忽略不計，而過大的邊緣彎曲和整體彎曲會對后續(xù)流延生產(chǎn)造成嚴重影響。
坯片彎曲示意圖
坯片裂紋
坯片在前期干燥過程中，當顆粒與顆粒之間的黏附力較大、應力釋放機制不足以抵消干燥應力及當顆粒之間的黏附力小于與膜帶的黏附力時，坯片很容易產(chǎn)生裂紋。常見的裂紋有中心裂紋、爪形裂紋、橫向開裂等。生產(chǎn)過程中，爪形裂紋是最常見的缺陷之一，分析其產(chǎn)生原因，對其調(diào)整粘結(jié)劑也是改善坯片缺陷的最常用的手段之一。
坯片裂紋示意圖
一些相關從業(yè)者在長期的生產(chǎn)實踐中，對影響流延成型的質(zhì)量因素進行了詳細研究與總結(jié)，主要有以下三個方面。
01.漿料質(zhì)量
漿料質(zhì)量是決定流延能否成功的關鍵因素。流延成型對漿料的要求是：流動性良好、具有適當?shù)募羟凶兿√匦�、分散良好、粘度適中，配料的各組分不能發(fā)生化學反應，但要具有良好的兼容性。
（1）對骨料的要求
粒度及其分布合適，純度較高，煅燒時的添加劑殘留量要小且與漿料的有機物不能發(fā)生化學反應。骨料的粒度以微米材料為宜，過粗會導致流延成型制備出的生瓷帶外觀不光滑；過細會導致漿料的吃水量過大，漿料的觸變性增大，不利于流延成型；骨料的形貌為球形或規(guī)則的柱狀為佳，且呈正態(tài)分布，這樣生產(chǎn)出的生瓷帶堆積密度高，燒結(jié)后的陶瓷基板內(nèi)部缺陷少，體積密度較高。
（2）對溶劑的要求
溶劑的選擇必須考慮流延干燥揮發(fā)的過程，溶劑揮發(fā)過快，坯片開裂，溶劑揮發(fā)過慢，坯片無法完全干燥，影響后續(xù)加工過程，而共沸混合物解決了溶劑揮發(fā)過快或過慢的問題，從而在流延干燥過程中緩解了坯片開裂的問題。
（3）對增塑劑的要求
對粘接劑具有良好的增塑性。增塑劑用量越少，生瓷帶能達到同樣的柔韌性，它的增塑能力就越強。在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，有的增塑劑也是良好的分散劑，具有良好的分散潤濕能力，加入此類增塑劑可有效降低漿料的吃水量。
不同質(zhì)量分數(shù)的增塑劑制備的流延片
對增塑劑的另外一個要求是：揮發(fā)速度較慢，在空氣中不吸潮或吸潮量較少。這樣可以保證生產(chǎn)的生瓷帶在空氣中長期保存，而仍保持不變的柔韌性。
（4）對分散劑的要求
能夠?qū)橇线M行良好的潤濕分散，與其它有機物不發(fā)生化學反應。目前國內(nèi)外廣泛采用的分散劑是不飽和油脂。分散劑用量雖小，卻對生瓷帶的外觀、體積密度及層壓性能有明顯的影響。
02.流延機的精度
一般來說，流延設備主要由流延口、漿料分注器、干燥區(qū)、載體膜等組成。流延口由漿料槽與刮刀等組成，刮刀與載體膜之間存在一定的縫隙尺寸，且刮刀刀刃必須保持光滑平整以及整潔。漿料分注器將漿料分注于漿料槽中，并使?jié){料槽中的漿料始終保持在一定的高度；干燥區(qū)是流延設備關鍵部分，主要作用為干燥流延生帶，使其獲得一定強度與韌性。
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載體膜一般為涂覆硅油的高分子材料，當流延開始后載體膜需要一直保持勻速直線運動，且不能出現(xiàn)彎曲、折疊等情況，且在流延生帶干燥后不與其發(fā)生粘連。當載體膜開始運動時，漿料將由于自身的重力以及載體膜拖曳力開始從刮刀的縫隙中自然流出并形成流延生帶，而刮刀與載體膜之間存在一定的縫隙尺寸，使得流延膜流出的厚度得到控制，隨后流出的生帶隨著載體膜一起運動到干燥區(qū)，溶劑在干燥區(qū)將會揮發(fā)，并在粘結(jié)劑、增塑劑等添加劑的影響下形成具有一定強度的干燥生坯片。
03.干燥工藝
干燥是流延成型中十分關鍵的一步，這一步驟決定著流延生坯片的質(zhì)量。由于流延漿料具有一定粘度，在載體膜上流延后易與其粘連，流延后要完全干燥才能使生坯帶具有一定強度，并從載體膜上完整剝離下來，而在干燥的過程中，隨著粉體顆粒間的溶液逐漸減少，生坯片體積收縮，生坯片內(nèi)部會產(chǎn)生一定的應力，一旦該應力超過臨界數(shù)值，生坯片會出現(xiàn)開裂、翹曲等情況；而且如果干燥速度過快，溶劑的快速揮發(fā)也會導致坯體上下比重不一，因此制定合適的干燥工藝對干燥的過程十分重要。
參考來源：
[1]白軍信等.影響流延成型陶瓷基板的質(zhì)量因素
[2]王貝等.影響流延成型陶瓷素坯質(zhì)量的因素
[3]歐陽雪瓊等.影響陶瓷材料流延成型的關鍵因素
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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