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1830℃。通过对比烧结曲

2、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.SchoolofMechanicalEngineer

3、ing,NantongUniversity,Nantong226019,Jiangsu,China;2.LaidingElectronicMaterialsTechnologyCo.,Ltd,Nantong226600,Jiangsu,China)Abstract：Effectsofheatingrate,holdingtime,andsinteringtemperatureofliquidphasesinteringonpropertiesofAlNceramicsubstratewerestudied.Warpagedegreeofsamples

4、atdifferentheatingratesofliquidphasesinteringwasmeasuredtodeterminetheoptimumheatingraterangeof0.2~0.5℃/min.Theoptimumholdingtimeis5handthemaximumsinteringtemperatureis1830℃accordingtochangeofsampledensitywithdifferentholdingtime.Thesinteringcurveafteroptimizationhasgreatereffe

5、ctbycomparingperformanceandmicrostructureofAlNceramicsubstratebeforeandafteroptimization.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

6、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1.1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

7、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

8、，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