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高导热陶瓷基板的制造工艺

用于高功率器件的陶瓷基板大多为平面结构。平面陶瓷基板的制造工艺可分为成型和烧结两个步骤。表2列出了文献中常用的成型工艺及其特点。其中,干压成型和流延成型是陶瓷基板工业生产中应用最广泛的工艺。干压成型的工艺流程如图2a所示,压力施加和保压时间是干压成型工艺中最重要的参数。流延成型被认为是一种经济、连续且自动化的制造大尺寸平面陶瓷基板的工艺,其工艺流程如图2b所示。流延成型具有成本低、效率高等优点,尤其适用于制备多层材料和器件,广泛应用于低温共烧陶瓷基板、电容器和微波介质陶瓷器件等产品的制造。

 

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陶瓷烧结是指在高温下将陶瓷粉末烧结成致密陶瓷块的过程。由于碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)和氮化硅(Si3N4)等高导热材料具有特别强的共价键,因此很难使用纯陶瓷粉末将其烧结成致密陶瓷块。通常,通过添加低熔点添加剂,混合成型后再进行烧结,可以提高烧结体的密度。根据烧结过程中是否形成液相,烧结可分为固相烧结和液相烧结。两种烧结过程均由总表面能的降低驱动。固相烧结是一种无需液相参与的陶瓷致密化方法。该过程主要通过三种机制实现:蒸汽传输、表面-原子-晶格-晶界扩散以及位错迁移驱动的塑性变形。这些机制共同促进陶瓷内部陶瓷颗粒之间形成有效的致密连接。液相烧结是指添加剂在高温下转化为液态,形成固相和液相处于化学平衡状态的体系。随着烧结的进行,陶瓷晶粒的生长和致密化同时发生。按工艺分类,烧结工艺可分为无压烧结 (PLS)、气压烧结 (GPS)、热压烧结 (HPS)、热等静压烧结 (HIPS) 和放电等离子烧结 (SPS)。其中,SPS、HPS 和 HIPS 由于对工艺条件要求高或工艺复杂,不适用于陶瓷基板的大规模生产。

结论

陶瓷基板的制造工艺相对简单,但对工艺控制和产品稳定性要求较高。不同厂家的控制标准各不相同,因此需要根据客户需求进行选择。更多信息,请联系我们:sales@innovacera.com


FAQ

常用的成型工艺有干压成型和流延成型。流延成型因其效率高,被认为是一种经济、连续且自动化的工艺,广泛应用于低温共烧陶瓷基板和电容器的生产。

由于高导热材料中存在强共价键,因此需要添加助剂。无压烧结(PLS)或液相烧结适用于大规模生产,而热压法的要求则不适合大规模生产。

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