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氧化铝陶瓷基板制造工艺概述

编辑：文章转自先进陶瓷展公众号，如有侵权，请联系小编删除。发布时间：2022-09-23

氧化铝陶瓷基板的机械强度高，且绝缘性和避光性较好，在多层布线陶瓷基板、电子封装及高密度封装基板中收到了广泛应用。但目前国内在氧化铝陶瓷基板的生产中存在一些问题，例如烧结温度过高等，导致我国在该部件的应用主要依靠进口。

随着现代通讯技术的不断发展，电子元件向简单化、小型化、高集成度不断转变，对电路封装工艺的要求也随之提升，对氧化铝陶瓷封装基板的需求也越来越大。氧化铝陶瓷在强度、耐热、耐冲击及电绝缘和耐腐蚀等方面具有良好的性能，且原材料充足，价格实惠，制造及加工体系完善，在工业封装中具有重要作用。

一、氧化铝陶瓷基板的晶体结构、分类及性能

氧化铝有许多同质异晶体，例如α-Al2o3、β-Al2o3、γ-Al2o3等，其中以α-Al2o3的稳定性较高，其晶体结构紧密、物理性能与化学性能稳定，具有密度与机械强度较高的优势，在工业中的应用也较多。

氧化铝陶瓷通过氧化铝纯度进行分类，氧化铝纯度为>99%被称为刚玉瓷，氧化铝纯度为99%、95%和90%左右被称为99瓷、95瓷和90瓷，含量> 85%的氧化铝陶瓷一般称为高铝瓷。99.5%氧化铝陶瓷的体积密度为3.95g/cm3，抗弯强度为395MPa，线性膨胀系数为8.1×10-6，热导率为32W/（m·K），绝缘强度为18KV/mm。

二、黑色氧化铝陶瓷基板制造工艺

黑色氧化铝陶瓷基板多用于半导体集成电路及电子产品中，这主要是由于大部分电子产品具有高光敏性，需要封装材料具有较强的遮光性，才能够保障数码显示的清晰度，因此，多采用黑色氧化铝陶瓷基板进行封装。随着现代电子元件不断更新，对于黑色氧化铝封装基板的需求也不断扩大，目前国内外均积极开展对黑色氧化铝陶瓷制造工艺的研究。

电子产品封装中使用的黑色氧化铝陶瓷，基于其应用领域的需求，黑色着色料的选择需要结合陶瓷原材料的性能。例如需要考虑到其陶瓷原材料需要具备较好的电绝缘性，因此，黑色着色料除了考虑到陶瓷基板的最终着色度、机械强度外，同时还要考虑到其电绝缘性、隔热性及电子封装材料的其他功能。

在陶瓷着色过程中，低温环境可能促使着色料的挥发性受到影响而保温一定时间，在此过程中，游离状态着色物可能集结成尖晶石类化合物，能够避免着色料在高温环境下持续挥发，保障着色效果。

三、流延法制造黑色氧化铝陶瓷基板工艺

流延法是指在陶瓷粉料中加入溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂等物质，从而使浆料分布均匀，然后在流延机上制成不同规格陶瓷片的制造工艺，也被称为刮刀成型法。该工艺最早出现于上世纪40年代后期，被用于生产陶瓷片层电容器，该工艺的优点在于：

（1）设备操作简单，生产高效，能够进行连续操作且自动化水平较高；

（2）胚体密度及膜片弹性较大；

（3）工艺成熟；

（4）生产规格可控且范围较广。

现代生产中使用的陶瓷基片多为多层基片，氧化铝陶瓷的纯度为90.0~99.5%，其纯度越高，性能越好，但关键问题在于该部件对烧结温度的要求较高，导致制造的难度提高。目前我国能够量产氧化铝陶瓷基板的企业屈指可数，主要还是依赖于进口，以斯利通为首的陶瓷基板企业对于我国的陶瓷行业发展具有重大意义。

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