HochreinAluminiumoxidkeramikTellerAufgrund ihrer Vorteile wie ausgereifter Produktions- und Verarbeitungstechnologie, geringer Kosten, guter Temperaturwechselbeständigkeit, ausgezeichneter elektrischer Isolation und günstiger Metallhaftung sind hochreine Aluminiumoxid-Keramikplatten derzeit weit verbreitete Substratmaterialien. Sie finden auch breite Anwendung in elektronischen Nutzlasteinheiten von Raumfahrzeugen, darunter Bordmikrowellen-Signalübertragungskanäle, Träger für aktive Komponenten und Wärmeableitungskanäle für Leistungschips. Als grundlegendste Bausteine eines Raumfahrzeugs beeinflusst die Leistungsfähigkeit der verwendeten Materialien direkt die Zuverlässigkeit des Raumfahrzeugs im Orbit. Daher sind die Eigenschaften hochreiner Aluminiumoxid-Keramikplatten entscheidend für den Betrieb von Raumfahrzeugen.
Bei der Herstellung von hochreinen Aluminiumoxid-Keramikplatten treten jedoch häufig folgende Probleme auf:
❶Hohe ReinheitAluminiumoxidkeramikPlatten, die aus hochreinem Aluminiumoxidpulver durch mehrere komplexe Prozesse wie Bandgießen, Trocknen und Schneiden, Mehrschichtlaminierung, isostatisches Pressen und Sintern hergestellt werden, weisen erhöhte dielektrische Verluste auf, wenn ihre Materialreinheit gering ist, was letztendlich zu einer Verschlechterung der Schaltungsleistung führt.
❷Wenn das Material eine geringe mechanische Festigkeit aufweist, kann dies bei der Montage und Prüfung von Dünnschicht-Schaltungsprodukten zu Problemen wie Rissen und Ablösung des Materialkörpers führen.
Oberflächenfehler von Keramikplatten können zu Qualitätsproblemen führen, wie z. B. einer beeinträchtigten Haftung der darauf aufgebrachten Leiterbahnen und Graten an den Leiterbahnkanten. Diese Probleme beeinträchtigen die Qualität der Schaltsignale und können sogar zu Fremdkörpern im Produkt führen.
Wichtige Punkte für die Herstellung hochreiner Aluminiumoxid-Keramikplatten
① Optimierung des Lösungsmittelsystems für Gießschlicker
Unterschiedliche Lösungsmittelsysteme weisen eine unterschiedliche Anpassungsfähigkeit an die Umgebung auf und können den Feststoffgehalt der hergestellten Suspension, die Oberflächenbeschaffenheit des bandgegossenen Films und die Filmbildung beeinflussen. Bei gleichbleibender Konzentration von Dispergiermittel, Bindemittel und Weichmacher bestehen signifikante Unterschiede im Zustand des bandgegossenen Films je nach Lösungsmittelsystem.
② Dickenkontrolle des Gießfilms
Die Dicke einer einlagigen, bandgegossenen Schicht beeinflusst die Dickentoleranz des fertigen Substrats. Sie wird hauptsächlich durch den Zustand der Gießmasse und die Höhe der Rakel beim Bandgießen bestimmt. Mit steigendem Feststoffgehalt der Gießmasse erhöht sich die mittlere Dichte des gesinterten Substrats, und die Schrumpfungsraten in Breiten- und Dickenrichtung stabilisieren sich. Basierend auf dieser Regel ermöglicht die Feinabstimmung des Feststoffgehalts und der Sintertemperatur eine präzise Kontrolle der endgültigen Abmessungen des gesinterten Substrats.
③ Kontrolle des Erscheinungsbilds und der Ebenheit des Substrats
Ein ansprechendes Aussehen und eine hohe Ebenheit sind die Grundlage für die technische Anwendung von hochreinen Aluminiumoxid-Keramikplatten. Zahlreiche Faktoren beeinflussen das Aussehen und die Ebenheit des Substrats, wobei Laminieren, Ablösen und Sintern die wichtigsten Prozesse darstellen.
● Prozesskontrolle des Stapelns von Gießfolie.
Um Oberflächenfehler und Planheitsprobleme bei bandgegossenen Folien während der Laminierung und des Warmisostatischen Pressens (WIP) zu vermeiden, wurden durch zahlreiche experimentelle Vergleiche die folgenden Vorgehensweisen ermittelt:
Es wird eine Laminierung mit breiten Folienstreifen durchgeführt. Nach dem isostatischen Pressen wird der mittlere Teil der Folienstreifen abgeschnitten, um Defekte und Unebenheiten an den Rändern zu vermeiden. Als Laminierträger dienen gehärtete Glasplatten. Die grünen Folien werden flach auf die gehärteten Glasplatten gelegt. Während der Laminierung wird darauf geachtet, dass die Ober- und Unterseite jedes vom Trägerband abgelösten Folienstreifens eine einheitliche Ausrichtung beibehalten. Maßnahmen wie die Verwendung von gehärteten Glasträgern reduzieren Mikrodefekte auf der Folienoberfläche deutlich und verbessern effektiv die Oberflächenqualität und Ebenheit.
● Kontrolle des Rohmaterial-Ablösungsprozesses.
Die Funktion des Entlaminierens besteht darin, organische Bestandteile vom Grünling zu entfernen. Um den Ofenraum optimal zu nutzen und Verformungen und Risse während des Entlaminierens des Rohmaterials zu vermeiden, wird im Ofen das Stapelentlaminieren des beschädigten Substrats angewendet. Nach mehreren Versuchen hat sich gezeigt, dass die laminierte Entlaminierung ohne Abdeckung ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Effizienz und Vermeidung von Verformungen und Rissen bietet. Durch die Anwendung einer laminierten Entlaminierung ohne Abdeckung konnte die Anzahl der Lagen im Entlaminierungsprozess weiter optimiert werden; die maximale Lagenanzahl beträgt fünf.
● Kontrolle des Sinterprozesses.
Das Sintern ist ein entscheidender Prozess bei der Herstellung von Aluminiumoxid-Keramikplatten. Aufgrund der hohen Sintertemperatur neigen Verunreinigungen zur Karbonisierung. Um eine Kontamination des Substrats zu vermeiden, ist die Auswahl der Deckplatten und Kontaktplatten wichtig. Tests ergaben, dass die Deckplatte aus poröser, hochreiner Aluminiumoxid-Keramik und die Kontaktplatte aus dichter, hochreiner Aluminiumoxid-Keramik besteht. Beide müssen vor Gebrauch ultraschallgereinigt werden.