Preparação de placas cerâmicas de alumina de alta pureza para aplicações aeroespaciais e suas matérias-primas
Cerâmica de alumina de alta purezaPlacas são materiais de substrato amplamente utilizados atualmente devido às suas vantagens, como tecnologia de produção e processamento avançada, baixo custo, boa resistência ao choque térmico, excelente isolamento elétrico e boa adesão metálica. Elas também são amplamente aplicadas em unidades de carga eletrônica de naves espaciais, incluindo canais de transmissão de sinal de micro-ondas a bordo, portadoras para montagem de componentes ativos e canais de dissipação de calor para chips de energia. Como as unidades mais básicas que compõem uma nave espacial, o nível de desempenho dos materiais da nave afeta diretamente a confiabilidade em órbita da mesma. Portanto, as propriedades das placas de cerâmica de alumina de alta pureza são cruciais para a operação de naves espaciais.
Entretanto, os seguintes problemas frequentemente surgem durante o processo de preparação de placas de cerâmica de alumina de alta pureza:
❶Alta purezacerâmica de aluminaplacas, que são produzidas a partir de pó de alumina de alta pureza por meio de vários processos complexos, incluindo fundição de fita, secagem e corte, laminação multicamadas, prensagem isostática e sinterização, terão maior perda dielétrica se a pureza do material for baixa, levando, em última análise, a um declínio no desempenho do circuito.
❷Se o material tiver baixa resistência mecânica, isso causará problemas como rachaduras e descamação do corpo do material em produtos de circuito de película fina durante os processos de montagem e teste.
❸Defeitos superficiais em placas cerâmicas podem levar a problemas de qualidade, como deterioração da adesão local das camadas de filme de circuito fabricadas sobre elas e rebarbas nas bordas das linhas. Esses problemas afetam a qualidade dos sinais do circuito e podem até resultar em resíduos estranhos no produto.
Pontos-chave para a preparação de placas de cerâmica de alumina de alta pureza
①Otimização do sistema de solventes para lama de fundição
Diferentes sistemas de solventes apresentam adaptabilidade variável ao ambiente e podem afetar o teor de sólidos da pasta preparada, a condição da superfície do filme de tape-cast e o efeito de formação do filme. Partindo da premissa de que o dispersante, o ligante e o plastificante são fixos, existem diferenças significativas nos estados de moldagem do tape-cast entre os diferentes sistemas de solventes.
2Controle de espessura do filme fundido
A espessura de um filme de fita fundida de camada única afeta a tolerância de espessura do substrato final. A espessura do filme de fita fundida é influenciada principalmente pelo estado da pasta e pela altura da lâmina raspadora de fita fundida. À medida que o teor de sólidos da pasta de fita fundida aumenta, a densidade média do substrato sinterizado aumenta gradualmente, e as taxas de retração nas direções largura e espessura tendem a se estabilizar. Com base nessa regra, o ajuste fino do teor de sólidos e da temperatura de sinterização permite o controle preciso das dimensões finais do substrato sinterizado.
3Controle de aparência e planura do substrato
Boa aparência e planicidade são a base para a aplicação em engenharia de placas cerâmicas de alumina de alta pureza. Existem muitos fatores que afetam a aparência e a planicidade do substrato, entre os quais laminação, descolamento e sinterização são os principais processos.
●Controle do processo de empilhamento de filme fundido.
Para evitar defeitos de superfície e problemas de planura em filmes de fita fundida durante os processos de laminação e prensagem isostática a quente (WIP), as seguintes abordagens foram determinadas por meio de múltiplas comparações experimentais:
Adote a laminação de tiras de filme largas e, após a prensagem isostática, corte a parte do meio para evitar defeitos e áreas irregulares nas bordas das tiras de filme de fita fundida; use placas de vidro temperado como suportes de laminação, coloque os filmes de fita fundida verdes planos nas placas de vidro temperado e, durante a laminação, certifique-se de que as superfícies superior e inferior de cada tira de filme removida da fita de suporte mantenham uma orientação consistente. Medidas como o uso de suportes de vidro temperado reduzem significativamente os microdefeitos na superfície do filme e melhoram efetivamente a qualidade da aparência e a planura.
●Controle do processo de descolamento de matéria-prima.
A função da descolagem é remover a matéria orgânica do corpo verde. Para utilizar o espaço do forno de forma eficaz e solucionar os problemas de empenamento e rachaduras durante o processo de descolagem da matéria-prima, o método de descolagem empilhada é adotado para o substrato danificado no forno. Após vários experimentos, foi demonstrado que o método laminado sem cobertura pode equilibrar a eficiência e prevenir empenamentos e rachaduras. Ao adotar o método de descolagem laminado + sem cobertura, o número de camadas no processo de descolagem foi otimizado ainda mais, e o maior número de camadas foi determinado como 5.
●Controle do processo de sinterização.
A sinterização é um processo crucial na preparação de placas cerâmicas de alumina. Devido à alta temperatura de sinterização, as impurezas são propensas à carbonização. Para evitar a contaminação do substrato, a seleção das placas de cobertura e das almofadas é importante. Após os testes, foi determinado que a placa de cobertura é feita de cerâmica de alumina porosa de alta pureza, e a placa de almofada é feita de cerâmica de alumina densa de alta pureza. Ambas requerem limpeza ultrassônica antes do uso.