Haute puretécéramique d'alumineassiettesLes matériaux de substrat en alumine sont actuellement largement utilisés en raison de leurs avantages, tels qu'une technologie de production et de traitement éprouvée, un faible coût, une bonne résistance aux chocs thermiques, une excellente isolation électrique et une adhérence métallique favorable. Ils sont également largement employés dans les unités de charge utile électronique des engins spatiaux, notamment pour 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 constitutifs de base d'un engin spatial, les performances des matériaux utilisés influent directement sur sa fiabilité en orbite. Par conséquent, les propriétés des plaques de 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 de céramique d'alumine de haute pureté :
❶ Haute puretécéramique d'alumineLes plaques, produites à partir de poudre d'alumine de haute pureté par de multiples procédés complexes, notamment le coulage en bande, le séchage et la découpe, la lamination multicouche, le pressage isostatique et le frittage, subiront une perte diélectrique accrue si la pureté de leur matériau est faible, ce qui entraînera finalement une baisse des performances du circuit.
❷Si le matériau a une faible résistance mécanique, cela entraînera des problèmes tels que des fissures et un décollement du corps du matériau dans les produits de circuits en couches minces lors des processus d'assemblage et de test.
Les défauts de surface des plaques céramiques peuvent engendrer des problèmes de qualité, tels qu'une adhérence locale altérée des couches de circuit imprimé et des bavures en bordure de pistes. Ces problèmes affectent la qualité des signaux et peuvent même entraîner la présence de corps étrangers dans le produit.
Points clés pour la préparation d'une plaque en céramique d'alumine de haute pureté
① Optimisation du système de solvants pour la barbotine de coulée
Les différents systèmes de solvants présentent une adaptabilité variable à l'environnement et peuvent influencer la teneur en matières solides de la suspension préparée, l'état de surface du film coulé sur bande et la qualité de la formation du film. À composition constante (dispersant, liant et plastifiant), les états de moulage par coulée sur bande varient considérablement selon les systèmes de solvants utilisés.
② Contrôle de l'épaisseur du film coulé
L'épaisseur d'un film monocouche déposé par coulée en bande influe sur la tolérance d'épaisseur du substrat final. Cette épaisseur est principalement déterminée par l'état de la suspension et la hauteur de la racle de coulée. Lorsque la teneur en solides de la suspension augmente, la densité moyenne du substrat fritté croît progressivement et les taux de retrait en largeur et en épaisseur tendent à se stabiliser. Ce principe permet un contrôle précis des dimensions finales du substrat fritté grâce à un ajustement précis de la teneur en solides et de la température de frittage.
③ Contrôle de l'aspect et de la planéité du substrat
L'aspect et la planéité de la surface sont essentiels pour les applications industrielles des plaques céramiques d'alumine de haute pureté. De nombreux facteurs influent sur l'aspect et la planéité du substrat, parmi lesquels la stratification, le décollement et le frittage sont des procédés clés.
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 sur bande lors des processus de lamination et de pressage isostatique à chaud (WIP), les approches suivantes ont été déterminées à travers de multiples comparaisons expérimentales :
Adoptez une lamination en bande large et, après pressage isostatique, découpez la partie centrale pour éviter les défauts et les irrégularités sur les bords des bandes de film coulées. Utilisez des plaques de verre trempé comme supports de lamination, disposez les films coulés verts à plat sur ces plaques et, lors de la lamination, assurez-vous que les faces supérieure et inférieure de chaque bande, une fois détachées du support, conservent une orientation identique. Des mesures telles que l'utilisation de supports en verre trempé réduisent considérablement les microdéfauts à la surface du film et améliorent efficacement sa qualité d'aspect et sa planéité.
● Contrôle du processus de décollement des matières premières.
Le décollement a pour fonction d'éliminer la matière organique de la pièce brute. Afin d'optimiser l'utilisation de l'espace du four et de résoudre les problèmes de déformation et de fissuration lors du décollement de la matière première, la méthode de décollement par empilement est adoptée pour le substrat endommagé dans le four. Après plusieurs essais, il a été démontré que le mode de décollement par stratification sans couverture permet d'obtenir un bon compromis entre efficacité et prévention des déformations et des fissures. En adoptant une méthode de décollement par stratification sans couverture, le nombre de couches lors du décollement a été optimisé, et un maximum de 5 couches a été déterminé.
● Contrôle du processus de frittage.
Le frittage est une étape cruciale dans la fabrication des plaques en céramique d'alumine. La température élevée de frittage favorise la carbonisation des impuretés. Afin d'éviter toute contamination du substrat, le choix des plaques de recouvrement et des supports est primordial. Après essais, il a été déterminé que la plaque de recouvrement est en céramique d'alumine poreuse de haute pureté, et le support en céramique d'alumine dense de haute pureté. Un nettoyage par ultrasons est nécessaire avant utilisation pour les deux.