一項(xiàng)陶瓷金屬化過程中至關(guān)重要的工藝

關(guān)鍵詞：陶瓷金屬化 鎢漿 金屬漿料 燒結(jié)

摘要：氧化鋁陶瓷因?yàn)槠湓诟哳l環(huán)境下具備良好的電器性能，其接電損耗小，比體積電阻大，機(jī)械強(qiáng)度高，熱膨脹系數(shù)小，造價成本低廉，是各類電器元件中重要的絕緣材料。但由于氧化鋁陶瓷直接與金屬焊接存在許多難以克服的困難，所以需要在其表面形成一層金屬薄膜，即進(jìn)行金屬化。目前主要采用的工藝主要為在陶瓷表面燒結(jié)出一層金屬薄膜來達(dá)到陶瓷金屬化的目的。

在陶瓷金屬化領(lǐng)域之中，zui廣泛采用的為鉬錳法。但隨著工藝的不斷進(jìn)步，目前已經(jīng)有技術(shù)人員采用廉價金屬--鎢；來對陶瓷來進(jìn)行金屬化。無論是從原材料成本，電學(xué)性能，還是機(jī)械強(qiáng)度等技術(shù)指標(biāo)來看；采用金屬鎢來進(jìn)行陶瓷金屬化的工藝都不亞于鉬錳法，在某些特殊的陶瓷基片金屬化用途甚至遠(yuǎn)超傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的材料。

而鎢的陶瓷金屬化中zui基本的部分就是鎢漿的生產(chǎn)加工了。與太陽能銀漿生產(chǎn)類似。鎢漿在加工過程中的細(xì)度是會直接影響zui終的燒結(jié)效果。如果細(xì)度無法滿足要求，則燒結(jié)后的陶瓷基片良率將受嚴(yán)重影響。元器件結(jié)合的氣密性、燒結(jié)層附著力、線路電學(xué)性能等都無法保證質(zhì)量。

一般來說，用于陶瓷金屬化的鎢漿粘度較高，基本上都在80000Cps以上；而要求的細(xì)度則在4um-5um。由于普通三輥機(jī)能夠zui終達(dá)成的分散研磨細(xì)度都在10um以上，所以需要采用高精度的三輥機(jī)來進(jìn)行分散研磨。以下例應(yīng)用案例來說，我們就采用了TRILOS公司的TR80A型三輥機(jī)對粘度為85000Cps（采用TRILOS的RH-x型流變測得）進(jìn)行分散處理。

首先在間隙模式下進(jìn)行預(yù)混合作業(yè)，初始細(xì)度約為12um。設(shè)備前后間隙分別如下：

 在間隙模式下連續(xù)進(jìn)行兩個循環(huán)的預(yù)混合后，漿料流動性會有所改善。因此可以確定漿料已經(jīng)通過間隙間的剪切力被充分混合了。此時漿料的細(xì)度如下圖所示，大于8um，可見在預(yù)混合的過程中，已經(jīng)出現(xiàn)部分分散效果。但要達(dá)成zui終細(xì)度，還需要采用TR80A的壓力模式來進(jìn)行進(jìn)一步研磨。

所謂壓力模式，即輥筒與輥筒之間只輸出固定的壓力值，而間隙是不斷通過PID處理器控制變化以保持恒定壓力的輸出。該操作對于物料中含有不易產(chǎn)生變形的顆粒，粒型無特殊要求的分散研磨效果比較突出。而鎢漿就符合上述要求，故采用壓力模式進(jìn)行加工。具體的三輥機(jī)參數(shù)設(shè)置如下所示：

 而采用壓力模式對物料進(jìn)行處理，僅僅需要一次循環(huán)后即可得到zui終細(xì)度在5um以下的鎢漿。且由于輥筒材質(zhì)選用的為氧化鋯輥筒，所以物料損失很??；輥筒表面也比較容易清潔。沒有出現(xiàn)顆粒嵌入輥筒或輥筒劃痕的情況。

總體觀察該案例后，可得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。首先，對于粘度比較高的鎢漿來說，想要通過其他的分散研磨手段來降低細(xì)度zui有效且的方法為三輥研磨機(jī)。其次，輥筒材質(zhì)的選擇上，由于主要降低細(xì)度的過程為壓力模式。故采用氧化鋯或碳化硅一類表面粗糙度較低的輥筒。否則極易造成清潔不佳產(chǎn)生的殘留物料串混。zui后必須采用間隙模式加壓力模式的雙模式操作才能夠在同一部設(shè)備上完成由預(yù)混合到高精度分散研磨的整個過程。