Alta purezacerâmica de aluminaplacasAtualmente, os materiais de substrato são amplamente utilizados devido às suas vantagens, como tecnologia de produção e processamento consolidada, baixo custo, boa resistência ao choque térmico, excelente isolamento elétrico e boa adesão a metais. Eles também são amplamente aplicados em unidades eletrônicas de espaçonaves, incluindo canais de transmissão de sinais de micro-ondas a bordo, suportes para montagem de componentes ativos e canais de dissipação de calor para chips de potência. Como as unidades mais básicas que compõem uma espaçonave, o nível de desempenho dos materiais utilizados afeta diretamente a confiabilidade da espaçonave em órbita. Portanto, as propriedades das placas cerâmicas de alumina de alta pureza são cruciais para a operação de espaçonaves.
No entanto, os seguintes problemas costumam surgir durante o processo de preparação de placas cerâmicas de alumina de alta pureza:
❶Alta purezacerâmica de aluminaAs placas, produzidas a partir de pó de alumina de alta pureza por meio de múltiplos processos complexos, incluindo fundição em fita, secagem e corte, laminação multicamadas, prensagem isostática e sinterização, apresentarão maior perda dielétrica se a pureza do material for baixa, o que, em última análise, levará a uma queda no desempenho do circuito.
❷Se o material tiver baixa resistência mecânica, isso causará problemas como rachaduras e descamação do material em produtos de circuitos de película fina durante os processos de montagem e teste.
❸Defeitos superficiais em placas cerâmicas podem levar a problemas de qualidade, como a deterioração da adesão local das camadas de película do circuito impressas sobre elas e rebarbas nas bordas das linhas. Esses problemas afetam a qualidade dos sinais do circuito e podem até resultar na presença de detritos estranhos no produto.
Pontos-chave para a preparação de placas cerâmicas de alumina de alta pureza
① Otimização do sistema de solventes para pasta de moldagem
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 moldado por fita e o efeito de formação do filme. Considerando que o dispersante, o aglutinante e o plastificante sejam fixos, existem diferenças significativas nos estados de moldagem por fita entre diferentes sistemas de solventes.
②Controle da espessura do filme fundido
A espessura de um filme depositado por fita em camada única afeta a tolerância de espessura do substrato final. A espessura do filme depositado por fita é influenciada principalmente pelo estado da pasta e pela altura da lâmina de dosagem. À medida que o teor de sólidos da pasta de deposição aumenta, a densidade média do substrato sinterizado aumenta gradualmente e as taxas de contração nas direções da largura e da 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.
③ Controle da aparência e planicidade do substrato
Boa aparência e planicidade são fundamentais para a aplicação em engenharia de placas cerâmicas de alumina de alta pureza. Muitos fatores afetam a aparência e a planicidade do substrato, sendo a laminação, a descolagem e a sinterização os processos principais.
● Controle do processo de empilhamento de filme fundido.
Para evitar defeitos superficiais e problemas de planicidade em filmes produzidos por fundição em fita 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 central para evitar defeitos e áreas irregulares nas bordas das tiras de filme moldadas por fita; utilize placas de vidro temperado como suportes de laminação, disponha os filmes moldados por fita verdes sobre as placas de vidro temperado e, durante a laminação, assegure-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 planicidade.
● Controle do processo de descolamento da 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 fissuras durante o processo de descolagem da matéria-prima, o método de descolagem por empilhamento é adotado para o substrato danificado no forno. Após múltiplos experimentos, demonstrou-se que o modo laminado sem cobertura permite equilibrar a eficiência e prevenir empenamentos e fissuras. Ao adotar o método de descolagem laminado sem cobertura, o número de camadas no processo de descolagem foi ainda mais otimizado, sendo determinado que o número máximo de camadas é 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 testes, determinou-se que a placa de cobertura é feita de cerâmica de alumina porosa de alta pureza e a placa da almofada é feita de cerâmica de alumina densa de alta pureza. Ambas requerem limpeza ultrassônica antes do uso.