【氧化铝陶瓷基板】氧化铝陶瓷基板的晶体结构、分类、性能及制造工艺

氧化铝陶瓷基板的晶体结构、分类、性能及制造工艺

随着现代通讯技术的不断发展，电子元件向简单化、小型化、高集成度不断转变，对电路封装工艺的要求也随之提升，对氧化铝陶瓷封装基板的需求也越来越大。氧化铝陶瓷在强度、耐热、耐冲击及电绝缘和耐腐蚀等方面具有良好的性能，且原材料充足，价格实惠，制造及加工体系完善，在工业封装中具有重要作用。

一、氧化铝陶瓷基板的晶体结构、分类及性能

氧化铝有许多同质异晶体，例如α-Al2o3、β-Al2o3、γ-Al2o3等，其中以α-Al2o3的稳定性较高，其晶体结构紧密、物理性能与化学性能稳定，具有密度与机械强度较高的优势，在工业中的应用也较多。

氧化铝陶瓷通过氧化铝纯度进行分类，氧化铝纯度为>99%被称为刚玉瓷，氧化铝纯度为99%、95%和90%左右被称为99瓷、95瓷和90瓷，含量> 85%的氧化铝陶瓷一般称为高铝瓷。99.5%氧化铝陶瓷的体积密度为3.95g/cm3，抗弯强度为395MPa，线性膨胀系数为8.1×10-6，热导率为32W/（m·K），绝缘强度为18KV/mm。

二、黑色氧化铝陶瓷基板制造工艺

黑色氧化铝陶瓷基板多用于半导体集成电路及电子产品中，这主要是由于大部分电子产品具有高光敏性，需要封装材料具有较强的遮光性，才能够保障数码显示的清晰度，因此，多采用黑色氧化铝陶瓷基板进行封装。随着现代电子元件不断更新，对于黑色氧化铝封装基板的需求也不断扩大，目前国内外均积极开展对黑色氧化铝陶瓷制造工艺的研究。

电子产品封装中使用的黑色氧化铝陶瓷，基于其应用领域的需求，黑色着色料的选择需要结合陶瓷原材料的性能。例如需要考虑到其陶瓷原材料需要具备较好的电绝缘性，因此，黑色着色料除了考虑到陶瓷基板的最终着色度、机械强度外，同时还要考虑到其电绝缘性、隔热性及电子封装材料的其他功能。

在陶瓷着色过程中，低温环境可能促使着色料的挥发性受到影响而保温一定时间，在此过程中，游离状态着色物可能集结成尖晶石类化合物，能够避免着色料在高温环境下持续挥发，保障着色效果。

三、流延法制造黑色氧化铝陶瓷基板工艺

流延法是指在陶瓷粉料中加入溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂等物质，从而使浆料分布均匀，然后在流延机上制成不同规格陶瓷片的制造工艺，也被称为刮刀成型法。该工艺最早出现于上世纪40年代后期，被用于生产陶瓷片层电容器，该工艺的优点在于：

（1）设备操作简单，生产高效，能够进行连续操作且自动化水平较高；

（2）胚体密度及膜片弹性较大；

（3）工艺成熟；

（4）生产规格可控且范围较广。

现代生产中使用的陶瓷基片多为多层基片，氧化铝陶瓷的纯度为90.0~99.5%，其纯度越高，性能越好，但关键问题在于该部件对烧结温度的要求较高，导致制造的难度提高。