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流延法制备95Al_2O_3瓷基板的研究

来俊华  
【摘要】: 氧化铝陶瓷具有高强度、耐高温、耐磨性好和电阻率大等优良的综合性能,广泛应用于电子、机械以及化学工业与领域。研究的主要目的是采用流延工艺制备用于各种集成电路封装材料的优质95Al2O3瓷基板。本文综述了国内外研究现状,着重研究细晶氧化铝的制备和流延工艺参数的控制,以及细晶95Al2O3瓷的制备,研究Al2O3原料(包括种类和粒度)、掺杂改性剂、流延浆料、有机配方等对95Al2O3瓷基片性能的影响,获得最佳流延配方,流延基片综合性能良好,成功制备了细晶氧化铝瓷基板。 细晶95Al2O3瓷的制备。选用了五种Al2O3粉料,研究了其对95 Al2O3瓷烧结性能和力学性能的影响,并结合粒度分析仪SEM 对Al2O3粉料进行优选;通过添加Y2O3、La2O3两种稀土添加剂,研究了不同烧成温度对95Al2O3瓷的烧结性能、力学性能及显微结构等的影响,结果表明:添加La2O3可以有效提高95氧化铝瓷烧结性能和力学性能,形成细晶和板状氧化铝瓷的显微结构;通过对比不同氧化铝粉料制备氧化铝瓷烧成温度曲线与烧结性能的关系,确定最佳的烧成温度范围为1570~1600℃。通过工艺参数的优化,确定将1L配方用作流延成型95氧化铝瓷的粉料配方。 流延成型工艺参数的确定。二甲苯和异丙醇混合液作溶剂,选择适合溶剂的分散剂,并研究了氧化铝固含量、塑性剂与粘结剂的比值(R)对浆料粘度的影响,以及氧化铝固含量、R值和复合塑性剂的不同配比对素坯性能的影响。 以二甲苯和异丙醇混合液为溶剂,优选了S80作为流延浆料的分散剂。确定浆料中氧化铝固含量在64~68%之间、塑性剂与粘结剂的比值在0.5~0.7之间,可获得粘度为1100~3500mPa·s的适宜流延的浆料;粘结剂掺量为5~7%、复合塑性剂的最佳配比在ZS-1:ZS-2为1.3:1左右时,素坯卷曲不开裂最小半径为1.6mm,表明素坯具有良好的强度和韧性。将所制得的氧化铝素坯在1600℃烧成,得到氧化铝晶粒的平均尺寸小于5μm,体积密度为3.643g/cm3。


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