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1、陶瓷膜流延料漿簡(jiǎn)介1陶瓷流延成膜技術(shù)簡(jiǎn)介隨著電子元器件的微型化、集成化、低噪聲和多功能化趨勢(shì)加速，許多新型封裝技術(shù)相繼問世。新型封裝技術(shù)與片式元件表面組裝技術(shù)相結(jié)合，又產(chǎn)生了新微組裝技術(shù)，作為微組裝所用的陶瓷基片產(chǎn)業(yè)也因此迅速發(fā)展。流延法正是因此發(fā)展起來(lái)的陶瓷成型方法，除用于高集成度的電路封裝和襯底材料的基片外，流延陶瓷產(chǎn)品還用于薄膜混合式集成電路、可調(diào)電位器、片式電阻、玻璃覆銅板、半導(dǎo)體制冷器及傳感器的基片載體材料。2流延成型法，俗稱刀片法，是把制得的穩(wěn)定漿料（如陶瓷粉料與有機(jī)塑化溶液）通過刀片刮到基帶上，形成均勻連續(xù)的漿膜，經(jīng)干燥后形成具有一定厚度和均勻的素坯的成型方法。流延成型具有生產(chǎn)速

2、度快，膜表面光澤，膜厚可控，均勻性好的優(yōu)點(diǎn)。3流延成型裝置主要由刮刀、移動(dòng)基板和干燥區(qū)。在流延機(jī)上，漿料在基板的作用下變成壓力流和拖曳流的結(jié)合，刮刀和基板之間的間隙可以控制流延膜的厚度，流延膜的表面會(huì)因?yàn)楸砻鎻埩Χ兊霉饣Ｈ缓髮⑷軇┱舭l(fā)，漿料就會(huì)在增塑劑和粘結(jié)劑的影響下成型為具有一定強(qiáng)度、韌性的流延膜。4流延成型工藝根據(jù)溶劑的種類，流延成型的工藝流程主要分為有機(jī)流延成型和水基流延成型。有機(jī)流延成型研究和應(yīng)用較早，在陶瓷膜制備的應(yīng)用上已經(jīng)較成熟。5流延成型工藝流程溶劑陶瓷粉體分散劑球磨混合混合物二次球磨除泡過濾粘結(jié)劑增塑劑流延干燥生坯燒結(jié)陶瓷膜6流延用料漿漿料制備是流延過程中最重要的一步，配制

3、均勻而穩(wěn)定的漿料是流延工藝過程中的關(guān)鍵。漿料配制的一般原則是：保持漿料的高固含量時(shí)保持其低粘度。分散劑量要適中，粘結(jié)劑和增塑劑的比例要調(diào)整到使素坯膜具有較好的強(qiáng)度和韌性。固體粉體分布均勻、無(wú)團(tuán)聚。7流延用料漿為了使流延膜的厚度保持不變，具有光滑的表面和均勻的組織結(jié)構(gòu)，用于流延成型的漿料應(yīng)為假塑性流體。成型開始時(shí)，刮刀會(huì)給漿料施加一個(gè)剪切應(yīng)力，在剪切應(yīng)力的作用下漿料的黏度降低，從而可以在基板上形成一層均勻的膜；當(dāng)刮刀通過漿料后，剪切應(yīng)力消失，黏度升高到初始狀態(tài)，漿料的流動(dòng)性變差，保持流延膜的均一不變。8料漿的成分流延成型所用的料漿的成分種類主要有：粉料、粘結(jié)劑、溶劑、分散劑、增塑劑。粉料提供所希

4、望的膜性能；溶劑分散粉體，溶解聚合物，決定料漿粘度；粘結(jié)劑連接粉體顆粒控制流變行為；分散劑調(diào)節(jié)料漿粘度；增塑劑提供坯體塑性。9料漿的溶劑流延料漿常用溶劑有甲苯、二甲苯、乙醇和三氯乙烯等，實(shí)際生產(chǎn)中則常用乙醇/甲苯、乙醇/三氯乙烯等二元溶劑來(lái)增加對(duì)不同粘結(jié)劑和添加劑的溶解度。有機(jī)溶劑的相容性、易揮發(fā)、低蒸發(fā)潛熱、低表面張力以及可防止陶瓷粉體水化等特點(diǎn)，因此，有機(jī)流延成型體系易得到結(jié)構(gòu)均勻、坯體缺陷尺寸較小、強(qiáng)度高柔韌性好的陶瓷薄板。10粘結(jié)劑粘結(jié)劑流延過程中最重要的高分子添加劑。粘結(jié)劑的主要作用是為坯體提供一個(gè)三維的網(wǎng)絡(luò)以為后續(xù)的操作提供一定的強(qiáng)度。粘結(jié)劑是唯一一個(gè)在生坯中的連續(xù)相，對(duì)生坯的很多

5、性能都有很重要的影響，比如強(qiáng)度、塑性、可剝離性、持久性、可印刷性、光潔度等等。11流延工藝中最常用的粘結(jié)劑大致三類：乙烯樹脂、丙烯酸樹脂和纖維素。粘結(jié)劑在流延漿料中的主要目的是使陶瓷粉料連成一體且為成坯提供足夠的強(qiáng)度，以達(dá)到對(duì)其保存和后期加工。增大料漿中粘結(jié)劑的可以提高坯體的強(qiáng)度。但是通常也會(huì)明顯增大料漿的粘度甚至改變其他流變性質(zhì)，刮刀成膜的均一性和連續(xù)性遭到惡化，而且也會(huì)影響陶瓷的燒結(jié)。12粉體顆粒對(duì)流延成型的影響粉料的粒徑和形貌會(huì)影響漿料制備中有機(jī)添加劑的使用量，從而影響漿料的流變性、穩(wěn)定性、均一性及成膜后的生膜質(zhì)量，最終影響陶瓷的燒結(jié)和性能。一般顆粒越小燒結(jié)活性越好，燒結(jié)溫度就低，可使陶

6、瓷更加致密，但顆粒過小，所需有機(jī)添加劑增加，不利于排膠和燒結(jié)。因此，要根據(jù)實(shí)際情況選擇粉料的最佳顆粒范圍。通常采用陶瓷顆粒，球形的顆粒填密性好，使機(jī)械強(qiáng)度更高，陶瓷膜更致密。13固含量和粉料粒徑對(duì)料漿的影響為得到致密陶瓷膜，通常希望料漿中的固含量盡量高，粉體粒徑盡量小。但隨著固相體積分?jǐn)?shù)的提高和粒徑的減小，漿料的黏度增大，流動(dòng)性能變差,顆粒的團(tuán)聚加劇，不利于流延和提高成品陶瓷膜的均勻性，需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定恰當(dāng)?shù)姆秶?4固含量對(duì)料漿屈服應(yīng)力的影響在漿料固相體積分?jǐn)?shù)較低時(shí)，漿料屈服應(yīng)力表現(xiàn)為隨體系固相體積分?jǐn)?shù)增加呈較平緩上升的趨勢(shì)，但當(dāng)固相體積分?jǐn)?shù)再繼續(xù)增加時(shí)，漿料屈服應(yīng)力急劇上升，漿料的流動(dòng)性也

7、會(huì)隨著體系固相體積分?jǐn)?shù)的增加而急劇降低，流延操作過程難度隨之迅速上升。15分散劑由于流延成型使用小顆粒粉體，具有表面能較高，粉體顆粒有聚集的趨勢(shì)，漿料不穩(wěn)定。因此，流延漿料需要添加分散劑（表面活性劑），用以制約顆粒的團(tuán)聚。分散劑的主要作用是使陶瓷粉表面潤(rùn)濕，降低顆粒的表面勢(shì)能并使顆粒之間的勢(shì)壘升高，從而達(dá)到穩(wěn)定漿料的目的。在陶瓷漿料中的分散效果較好的分散劑是：磷酸脂、乙氧基化合物、三油酸甘油酯和魚油。16分散劑含量對(duì)漿料黏性的影響漿料的粘度隨著分散劑含量的增加而減小，最后趨于一個(gè)穩(wěn)定值。分散劑用量會(huì)存在一個(gè)最佳值。如果漿料中分散劑加入量太多，多余的分散劑發(fā)生橋接聚集，同樣會(huì)增大陶瓷粉體團(tuán)聚的可

8、能性，最終降低漿料的分散穩(wěn)定性。17增塑劑添加增塑劑的主要目的是降低粘結(jié)劑的玻璃化溫度。因?yàn)榇蠖鄶?shù)粘結(jié)劑玻璃化溫度都大于40，即在室溫下處于脆性玻璃化狀態(tài)，流動(dòng)性很差，粘結(jié)效果不理想。增塑劑的加入可使其玻璃化溫度降低到室溫甚至室溫以下，最終使坯體在室溫下具有良好的柔韌性和延展性，便于后續(xù)加工。18根據(jù)增塑劑提升生坯彎曲性能的原理，可將其分為I類和II類I類增塑劑主要的作用就是軟化高分子粘結(jié)劑的分子鏈，使分子鏈在應(yīng)力作用下具有拉伸和轉(zhuǎn)向性能，降低粘結(jié)劑的玻璃化溫度。常用的有聚乙二醇、乙二醇等。II類增塑劑的主要作用是對(duì)粉體顆粒起潤(rùn)滑和橋聯(lián)作用，加入II類增塑劑能使粘結(jié)劑分子鏈具有更好的移動(dòng)性，阻止粘結(jié)劑分子鏈“過度交聯(lián)”。常用的II類增塑劑有鄰苯二甲酸二丁酯等。19參考文獻(xiàn)1 張尚權(quán).流延法制備固體氧化物燃料電池關(guān)鍵材料研究D.合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2010:1-102.2肖進(jìn).固體氧化物燃料電池的相轉(zhuǎn)化及流延法制備研究D.合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2012:1-102.3楊超.流延法制備鈮鎂酸鉛基鐵電陶瓷D.綿陽(yáng)：西南科技大學(xué)，2014:1-57.4謝雨洲，彭超群，王小鋒等.流延成型技術(shù)的研究進(jìn)展 J.中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào),2015，25(7):1847-1857.20Thank you！21