Préparation de plaques en céramique d'alumine de haute pureté pour applications aérospatiales et leurs matières premières
Céramique d'alumine de haute puretéLes plaques sont actuellement des matériaux de substrat largement utilisés en raison de leurs avantages, tels qu'une technologie de production et de traitement avancée, un faible coût, une bonne résistance aux chocs thermiques, une excellente isolation électrique et une bonne adhérence du métal. Elles sont également largement utilisées dans les unités de charge utile électronique des engins spatiaux, notamment les canaux de transmission de signaux micro-ondes embarqués, les supports de composants actifs et les canaux de dissipation thermique des puces de puissance. En tant qu'éléments de base d'un engin spatial, les performances des matériaux spatiaux influencent directement sa fiabilité en orbite. Par conséquent, les propriétés des plaques en céramique d'alumine de haute pureté sont cruciales pour le fonctionnement des engins spatiaux.
Cependant, les problèmes suivants surviennent souvent lors du processus de préparation des plaques en céramique d’alumine de haute pureté :
❶Haute puretécéramique d'alumineLes plaques, qui sont produites à partir de poudre d'alumine de haute pureté grâce à de multiples processus complexes, notamment le moulage en bande, le séchage et la découpe, le laminage multicouche, le pressage isostatique et le frittage, auront une perte diélectrique accrue si leur pureté matérielle est faible, ce qui entraînera finalement une baisse des performances du circuit.
❷Si le matériau présente une faible résistance mécanique, cela entraînera des problèmes tels que des fissures et un décollement du corps du matériau dans les produits de circuits à couche mince pendant les processus d'assemblage et de test.
❸Les défauts de surface des plaques céramiques peuvent entraîner des problèmes de qualité, tels qu'une adhérence locale détériorée des couches de film de circuit fabriquées sur celles-ci et des bavures sur les bords des lignes. Ces problèmes affectent la qualité des signaux du circuit et peuvent même entraîner la présence de débris étrangers dans le produit.
Points clés pour la préparation d'une plaque en céramique d'alumine de haute pureté
1Optimisation du système de solvants pour les boues de coulée
Les différents systèmes de solvants présentent une adaptabilité variable à l'environnement et peuvent affecter la teneur en solides de la pâte préparée, l'état de surface du film coulé en bande et l'effet filmogène. Partant du principe que le dispersant, le liant et le plastifiant sont fixes, il existe des différences significatives dans les états de moulage par coulée en bande selon les différents systèmes de solvants.
②Contrôle de l'épaisseur du film coulé
L'épaisseur d'un film monocouche coulé en bande affecte la tolérance d'épaisseur du substrat final. Cette épaisseur est principalement influencée par l'état de la barbotine et la hauteur de la racle de coulée. À mesure que la teneur en solides de la barbotine augmente, la densité moyenne du substrat fritté augmente progressivement et les taux de retrait dans le sens de la largeur et de l'épaisseur tendent à se stabiliser. Selon cette règle, un réglage précis de la teneur en solides et de la température de frittage permet un contrôle précis des dimensions finales du substrat fritté.
③Contrôle de l'aspect et de la planéité du substrat
L'aspect et la planéité sont essentiels à l'application technique des plaques en céramique d'alumine de haute pureté. De nombreux facteurs influencent l'aspect et la planéité du substrat, notamment le laminage, le décollement et le frittage.
Plaques en céramique d'alumine
●Contrôle du processus d'empilage du film coulé.
Pour éviter les défauts de surface et les problèmes de planéité des films coulés en bande pendant les processus de laminage et de pressage isostatique à chaud (WIP), les approches suivantes ont été déterminées grâce à de multiples comparaisons expérimentales :
Adoptez une stratification en bande de film large et, après un pressage isostatique, coupez la partie médiane pour éviter les défauts et les zones inégales sur les bords des bandes de film coulées en bande ; utilisez des plaques de verre trempé comme supports de stratification, posez les films coulés en bande verte à plat sur les plaques de verre trempé et, pendant la stratification, assurez-vous que les surfaces supérieure et inférieure de chaque bande de film retirée de la bande de support maintiennent une orientation cohérente. Des mesures telles que l'utilisation de supports en verre trempé réduisent considérablement les micro-défauts sur la surface du film et améliorent efficacement la qualité de l'apparence et la planéité.
●Contrôle du processus de décollement des matières premières.
Le décollage a pour fonction d'éliminer la matière organique du corps vert. Afin d'optimiser l'espace du four et de résoudre les problèmes de gauchissement et de fissuration lors du décollage de la matière première, la méthode de décollage par empilement est adoptée pour le substrat endommagé dans le four. De nombreux essais ont démontré que le mode laminé sans revêtement permet d'équilibrer l'efficacité et d'éviter le gauchissement et la fissuration. L'adoption d'une méthode de décollage laminé + sans revêtement a permis d'optimiser le nombre de couches, atteignant un maximum de 5.
●Contrôle du processus de frittage.
Le frittage est un processus crucial dans la préparation des plaques en céramique d'alumine. En raison de la température de frittage élevée, les impuretés sont sujettes à la carbonisation. Pour éviter la contamination du substrat, le choix des plaques de recouvrement et des tampons est crucial. Après des essais, il a été déterminé que la plaque de recouvrement est en céramique d'alumine poreuse de haute pureté et que la plaque de tampon est en céramique d'alumine dense de haute pureté. Ces deux matériaux nécessitent un nettoyage par ultrasons avant utilisation.