aln陶瓷基片烧结曲线的研究与优化

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1、doi:10.3969/j.issn.1007-7545.2018.07.015AlN陶瓷基片烧结曲线的研究与优化吕帅帅1,倪威1,倪红军1,马立斌2,陶建兵2,康文秀2(1.南通大学机械工程学院,江苏南通226019;2.莱鼎电子材料科技有限公司,江苏南通226600)摘要:研究了AlN陶瓷基片烧结曲线中液相烧结升温速率、保温时间、烧结温度对基片性能的影响。测定不同液相烧结升温速率下试样的翘曲度,确定最佳升温速率范围为0.2~0.5℃/min;同时,根据不同保温时间下试样密度的变化优选保温时间为5h,并协调出最高烧结温度为18

2、30℃。通过对比烧结曲线优化前后AlN陶瓷基片主要性能及组织结构,结果表明烧结曲线优化后效果明显。关键词:AlN陶瓷基片;液相烧结;保温时间;烧结温度;烧结曲线中图分类号:TB34文献标志码:A文章编号:1007-7545(2018)07-0000-00ResearchandOptimizationofSinteringCurvesforAlNCeramicSubstratesLÜShuai-shuai1,NIWei1,NIHong-jun1,MALi-bin2,TAOJian-bing2,KANGWen-xiu2(1.Scho

3、olofMechanicalEngineering,NantongUniversity,Nantong226019,Jiangsu,China;2.LaidingElectronicMaterialsTechnologyCo.,Ltd,Nantong226600,Jiangsu,China)Abstract:Effectsofheatingrate,holdingtime,andsinteringtemperatureofliquidphasesinteringonpropertiesofAlNceramicsubstratew

4、erestudied.Warpagedegreeofsamplesatdifferentheatingratesofliquidphasesinteringwasmeasuredtodeterminetheoptimumheatingraterangeof0.2~0.5℃/min.Theoptimumholdingtimeis5handthemaximumsinteringtemperatureis1830℃accordingtochangeofsampledensitywithdifferentholdingtime.Thes

5、interingcurveafteroptimizationhasgreatereffectbycomparingperformanceandmicrostructureofAlNceramicsubstratebeforeandafteroptimization.Keywords:AlNceramicsubstrate;liquidphasesintering;holdingtime;sinteringtemperature;sinteringcurveAlN属于共价键化合物,是一种综合性能十分优越的陶瓷材料。其热导率是氧化铝

6、的8~10倍,与硅高度匹配的线性膨胀系数,超低的介电损耗和无毒、低价、耐腐蚀等特点,使其在电子技术高速发展的今天,逐渐成为新一代半导体基片和电子器件封装的理想选择[1-2]。但由于国外在技术方面的封锁和垄断,加上国内AlN陶瓷基片行业起步较晚,其技术水平及产业化程度远远落后,产品主要依赖进口,尚未形成产业化、规模化。“烧结”作为AlN陶瓷基片的最后一道工艺,决定成品性能及质量最终能否满足要求并大规模市售。本研究针对烧结曲线中主要参数深入分析,对莱鼎电子材料有限公司原有烧结曲线进行优化,进一步提高公司现有产品的综合性能。1试验1.

7、1试样材料AlN粉体为日本德山所提供,氧含量0.8%,比表面积2.6m2/g,平均粒径1.01μm;溶剂:30%二甲苯-丁酮-乙醇三元体系,添加比例为(1.4~1.5)︰1︰1;助烧剂:2.8%Y2O3-0.9%Al2O3二元体系;其他:2.5%BBP(邻苯二甲酸丁基苄酯C19H20O4),5%PVB(聚乙烯醇缩丁醛C16H28O5),2%鲱鱼油。1.2试样制备工艺将上述各成分在(25±3)℃按原有制备工艺流程进行处理,首先将分散剂、溶剂、助烧剂按浆料配方比例混合并一次球磨。第一次球磨结束后,在助烧剂等成分的悬浮液中加入AlN粉

8、末,进行第二次球磨混料,使各成分均匀分布在AlN粉体颗粒周围;最后加入粘结剂、增塑剂进行第三次球磨混料,制备出符合要求的浆料。采用流延与等静压复合成型工艺,成型温度70~72℃,成型压力14MPa,预压时间5min、保压时间10min,排胶后在石墨坩埚中常压烧结

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