分析普通烧结和热等静压烧结的优缺点

将入厂的氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。粉体粒度在1μm以下，若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在99．99%外，还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。采用挤压成型或注射成型时，粉料中需引入粘结剂与可塑剂，一般为重量比在10－30%的热塑性塑胶或树脂有机粘结剂应与氧化铝粉体在150－200温度下均匀混合，以利于成型操作。采用热压工艺成型的粉体原料则不需加入粘结剂。若采用半自动或全自动干压成型，对粉体有特别的工艺要求，需要采用喷雾造粒法对粉体进行处理、使其呈现圆球状，以利于提高粉体流动性便于成型中自动充填模壁。此外，为减少粉料与模壁的摩擦，还需添加1～2%的润滑剂，如硬脂酸，及粘结剂PVA。
欲干压成型时需对粉体喷雾造粒，其中引入聚乙烯醇作为粘结剂。上海某研究所开发一种水溶性石蜡用作Al203喷雾造粒的粘结剂，在加热情况下有很好的流动性。喷雾造粒后的粉体必须具备流动性好、密度松散，流动角摩擦温度小于30℃。颗粒级配比理想等条件，以获得较大素坯密度。 氧化铝陶瓷制品成型方法有干压、注浆、挤压、冷等静压、注射、流延、热压与热等静压成型等多种方法。近几年来国内外又开发出压滤成型、直接凝固注模成型、凝胶注成型、离心注浆成型与固体自由成型等成型技术方法。不同的产品形状、尺寸、复杂造型与精度的产品需要不同的成型方法。
摘其常用成型介绍：
1、干压成型：氧化铝陶瓷干压成型技术仅限于形状单纯且内壁厚度超过1mm，长度与直径之比不大于4∶1的物件。成型方法有单轴向或双向。压机有液压式、机械式两种，可呈半自动或全自动成型方式。压机最大压力为200Mpa。产量每分钟可达15～50件。由于液压式压机冲程压力均匀，故在粉料充填有差异时压制件高度不同。而机械式压机施加压力大小因粉体充填多少而变化，易导致烧结后尺寸收缩产生差异，影响产品质量。因此干压过程中粉体颗粒均匀分布对模具充填非常重要。充填量准确与否对制造的氧化铝陶瓷零件尺寸精度控制影响很大。粉体颗粒以大于60μm、介于60～200目之间可获最大自由流动效果，取得最好压力成型效果。
2、注浆成型法：注浆成型是氧化铝陶瓷使用最早的成型方法。由于采用石膏模、成本低且易于成型大尺寸、外形复杂的部件。注浆成型的关键是氧化铝浆料的制备。通常以水为熔剂介质，再加入解胶剂与粘结剂，充分研磨之后排气，然后倒注入石膏模内。由于石膏模毛细管对水分的吸附，浆料遂固化在模内。空心注浆时，在模壁吸附浆料达要求厚度时，还需将多余浆料倒出。为减少坯体收缩量、应尽量使用高浓度浆料。
氧化铝陶瓷浆料中还需加入有机添加剂以使料浆颗粒表面形成双电层使料浆稳定悬浮不沉淀。此外还需加入乙烯醇、甲基纤维素、海藻酸胺等粘结剂及聚丙烯胺、阿拉伯树胶等分散剂，目的均在于使浆料适宜注浆成型操作。

陶瓷在制作过程中,一定发生化学变化的是烧结阶段。

烧结是粉末或粉末压坯加热到低于其中基本成分的熔点的温度，然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结，烧结体的强度增加，把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体，从而获得所需的物理、机械性能的制品或材料。

烧结定义

在高温下（不高于熔点），陶瓷生坯固体颗粒的相互键联，晶粒长大，空隙(气孔)和晶界渐趋减少，通过物质的传递，其总体积收缩，密度增加，最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体，这种现象称为烧结。

烧结工艺阶段

1、低温预烧阶段

在此阶段主要发生金属的回复及吸附气体和水分的挥发，压坯内成形剂的分解和排除等。

2、中温升温烧结阶段

此阶段开始出现再结晶，在颗粒内，变形的晶粒得以恢复，改组为新晶粒，同时表面的氧化物被还原，颗粒界面形成烧结颈。

3、高温保温完成烧结阶段

此阶段中的扩散和流动充分的进行和接近完成，形成大量闭孔，并继续缩小，使孔隙尺寸和孔隙总数有所减少，烧结体密度明显增加。

陶瓷基板pcb工艺流程

陶瓷基板pcb工艺流程，陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝（Al2O3）或氮化铝（AlN）陶瓷基片表面（ 单面或双面）上的特殊工艺板。下面来看看陶瓷基板pcb工艺流程。

1、钻孔

陶瓷基板一般都采用激光打孔的方式，相比于传统的打孔技术，激光打孔技术具有精准度高、速度快、效率高、可规模化批量化打孔、适用于绝大多数硬、软材料、对工具无损耗等优势，符合印刷电路板高密度互连，精细化发展。

通过激光打孔工艺的陶瓷基板具有陶瓷与金属结合力高、不存在脱落、起泡等现象，达到生长在一起的效果，表面平整度高、粗糙率在01μm～03μm，激光打孔孔径在015mm-05mm、甚者能达到006mm。

2、覆铜

覆铜是指在电路板上没有布线的区域覆上铜箔，与地线相连，以增大地线面积，减小环路面积，降低压降，提高电源效率和抗干扰能力。覆铜除了能减小地线阻抗，同时具有减小环路截面积，增强信号镜像环路等作用。因此，覆铜工艺在陶瓷基板PCB工艺中起着非常关键的作用，不完整、截断镜像环路或位置不正确的铜层经常会导致新的干扰，对电路板的使用产生消极影响。

3、蚀刻

陶瓷基板也需要蚀刻，电路图形上预镀一层铅锡抗蚀层，然后通过化学方式将未受保护的非导体部分的铜蚀刻掉，形成电路。 蚀刻分为内层蚀刻和外层蚀刻，内层蚀刻采用酸性蚀刻，用湿膜或者干膜作为抗蚀剂；外层蚀刻采用碱性蚀刻，用锡铅作为抗蚀剂。

电路板厂陶瓷产品的制造工艺种类很多。 据说有干压法、注浆法、挤压法、注射法、流延方法和等静压法等30多种制造工艺方法，由于电子陶瓷基板是“平板”型，形状不复杂，采用干法成型和加工等的制造工艺简单，成本低，所以大多采用干压成型方法。 干压平板PCB电子陶瓷的制造工艺主要有坯件成型、坯件烧结和精加工、在基板上形成电路三大内容。

1陶瓷基板的生坯制造（成型）

使用高纯氧化铝（含量≥95% Al2O3）粉末（根据用途和制造方法需要不同的颗粒大小。例如从几文盲到几十微米不等）和添加剂（主要是粘合剂、分散剂等）。 形成“浆料”或加工材料。

(1) 陶瓷基板的干压法生产生坯件（或“生坯”）。

干压坯是采用高纯氧化铝（电子陶瓷用氧化铝含量大于92%，大部分采用99%）粉末（干压所用颗粒不得超过60μm，用于挤压、流延、注射等粉末颗粒应控制在1μm以内）加入适量的可塑剂和粘结剂，混合均匀后干压制坯。目前，方形或圆片的后代可达050mm，甚至≤03mm（与板尺寸有关）。干压坯件可以在烧结前进行加工，如外形尺寸和钻孔的加工，但要注意烧结引起的尺寸收缩的补偿（放大收缩率的尺寸）。

(2)陶瓷基板流延法生产生坯。

流胶液（氧化铝粉+溶剂+分散剂+粘合剂+增塑剂等混合均匀+过筛）制造+流延（在流延机上将胶水涂在金属或耐热聚酯带上）调高）+干燥+修边（也可进行其他加工）+脱脂+烧结等工序。可实现自动化和规模化生产。

2 生坯的烧结和烧结后精加工。陶瓷基板的生坯部分往往需要进行“烧结”和烧结后精加工。

(1)陶瓷基板生坯的烧结。

陶瓷坯体的“烧结”是指通过“烧结”过程，将坯体（体积）中的空洞、空气、杂质和有机物等进行干压等去除，使其挥发、燃烧、挤压，并去除氧化铝颗粒。实现紧密接触或结合成长的过程，所以陶瓷生坯烧结后，（熟坯）会出现重量损失、尺寸收缩、形状变形、抗压强度增加和气孔率减少等变化。

陶瓷坯体的烧结方法有：①常压烧结法，无压烧结会带来较大的变形等； ②加压（热压）烧结法，加压烧结，可得到好的平面性产品是最常用的方法；

③热等静压烧结法是利用高压高热气体进行烧结。其特点产品是在相同温度和压力下完成的产品。各种性能均衡的，成本相对较高。在附加值的产品上，或航空航天、国防军工产品中多采用这种烧结方法，如军用领域的反射镜、核燃料、枪管等产品。干压氧化铝生坯的烧结温度大多在1200℃～1600℃之间（与成分和助熔剂有关）。

(2)陶瓷基板烧结后(熟)坯的精加工。

大多数烧结陶瓷坯料都需要精加工。目的是： ①获得平整的表面。生坯在高温烧结过程中，由于生坯内的颗粒分布、空隙、杂质、有机物等的不平衡，会引起变形、不平整或粗糙过大与差异等。这些缺陷可通过表面精加工来解决；

② 获得高光洁度表面，如镜面反射，或提高润滑性（耐磨性）。

表面抛光处理是使用抛光材料（如碳化硅、B4C）或金刚石砂膏对表面进行由粗到细的磨料逐步抛光。一般而言，多采用≤1μm的AlO粉末或金刚石砂膏，或用激光或超声波加工来实现。

(3)强（钢）化处理。

表面抛光后，为提高力学强度（如抗弯强度等），可采用电子射线真空镀膜、溅射真空镀膜、化学气相蒸镀等方法镀一层硅化合物薄膜，通过1200℃～1600℃热处理，可显着提高陶瓷坯件的力学强度！

3在基板上形成导电图形（电路）

要在陶瓷基板上加工形成导电图形（电路），必须先制造覆铜陶瓷基板，然后再按照印刷电路板工艺技术制造陶瓷印刷电路板。

(1)形成覆铜陶瓷基板。目前有两种形成覆铜陶瓷基板的方法。

①层压法。它是由热压成型一侧氧化的铜箔和氧化铝陶瓷基板。即对陶瓷表面进行处理（如激光、等离子等），得到活化或粗糙化的表面，然后按照“铜箔+耐热粘结剂层+陶瓷+耐热粘结剂层+铜箔”层压合在一起，经1020℃～1060℃烧结，形成双面覆铜陶瓷层压板。

②电镀法。陶瓷基板经等离子处理后进行“溅射钛膜+溅射镍膜+溅射铜膜，然后常规电镀铜至所需铜厚，即形成双面覆铜陶瓷基板。

(2) 单、双面陶瓷PCB板制造。按照传统的PCB制造技术使用单面和双面覆铜陶瓷基板。

(3)陶瓷多层板制造。

① 在单、双面板上反复涂覆绝缘层（氧化铝）、烧结、布线、烧结形成PCB多层板，或采用流延制造技术完成。

②陶瓷多层板采用浇铸法制造。生带在流延机上成型，然后钻孔、塞孔（导电胶等）、印刷（导电电路等）、切割、层压、等静压形成陶瓷多层板。

注：流延成型方法-流胶液（氧化铝粉+溶剂+分散剂+粘合剂+增塑剂等混合均匀+过筛）制造+流延（将胶液均匀分布在流延机上涂在金属或耐热聚酯胶带上）+烘干+修整+脱脂+烧结等工序。

陶瓷基板pcb的优点

1、电阻高

2、高频特性突出

3、具有高热导率：与材料本身有关系，陶瓷相比于金属。树脂都具有优势。

4、化学稳定性佳抗震、耐热、耐压、内部电路、MARK点等比一般电路基板好点。

5、在印刷、贴片、焊接时比较精确

陶瓷基板pcb缺点

1、易碎

这是最主要的一个缺点，目前只能制作小面积的电路板。

2、价贵

电子产品的要求规则越来越多，陶瓷电路板只是满足满足一些比较高端的产品上面，低端的产品根本不会使用到。

陶瓷基板pcb

陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝（Al2O3）或氮化铝（AlN）陶瓷基片表面（ 单面或双面）上的特殊工艺板。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力。因此，陶瓷基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料。