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流延法制備陶瓷膜容易出問題?這些方面你需要注意了

來源:合肥智軒環保科技有限公司   發布時間:2020年9月1日  瀏覽次數:1470


隨著微電子技術、光電子技術與電力電子技術的發展,電子陶瓷薄膜或基板被廣泛應用于疊層片式電容與電感、片式電阻、壓電器件、紅外線探測器件、燃料電池和太陽能電池制造,以及集成電路的多層封裝等領域。

流延成型由于其工藝較簡單、工藝流程短、易于規模化量產等優點,已被工業上普遍采用,其成型厚度通常為10~1000μm。隨著其工藝技術、粉體制備技術及流延機設備的發展,特別是多層電子元器件小型化和薄層化技術發展的需求,目前流延成型在工業生產上生坯厚度可達到5μm甚至更薄。

流延工藝



流延法工藝流程圖

由上圖可知流延成型工藝并不復雜,它是將制備好的流延漿料用刮刀涂覆在運行的膜帶上烘干即可。但要控制好流延薄膜的質量并不是那么簡單,粉體粒度、干燥工藝、流延機參數、添加劑量等都需要嚴格控制。

常見的幾種缺陷

1、膜片翹曲

膜片翹曲是干燥過程中應力收縮的結果,通常可以通過更改配方或調整干燥條件來解決。例如更改共沸溶劑類型或引入揮發速率合適的高沸點溶劑。降低流延速率,讓坯片緩慢干燥也是一種常用的有效方法。

粘結劑含量過多也會容易導致膜片產生翹曲,這是因為包裹瓷粉粒子充足過剩的粘結劑在干燥過程中會隨著溶劑揮發遷移至坯片表面并干燥成聚合物薄膜,進一步阻塞了坯片內部溶劑擴散到表面的通道,導致邊緣與中間干燥收縮不一致,容易發生翹曲行為,并且厚膜越大影響效果越明顯。

2、條紋

條紋一般是由于漿料分散不均有團聚物或不慎引入大顆粒異物附在刮刀形成的過厚或過薄的線型條紋,需改善漿料分散工藝和過濾系統。

3、斑點針孔

斑點針孔一般是漿料真空除泡不徹底所致。

4、陶瓷膜與PET膜附著太緊固

陶瓷膜與PET離型膜附著力過高,陶瓷膜難以脫掉,通過匹配低離型力的PET膜帶來調整適應,加入酮類溶劑也有一定降低效果。

5、陶瓷膜與PET膜脫離

陶瓷膜與PET離型膜附著力過低甚至脫離往往與瓷粉顆粒形貌或漿料體系有較大關系,在無法選擇瓷粉顆粒形貌情況下通過選擇高離型力的PET膜帶來匹配是最好的選擇。另外加入一些增塑劑如丙三醇,也能增大坯片與PET膜帶的附著力,但加入量過多會引起坯片強度下降,這也需要引起注意。

6、厚度不均

主要是刮刀兩側與膜帶之間間隙不一致,調整刮刀高度即可。

注意事項

1、粉體控制

流延成型的關鍵是粉體,陶瓷粉體的化學組成和特性能夠影響甚至控制最終燒結材料的收縮和顯微結構,所以要嚴格控制粉體的雜質含量。陶瓷粉體的顆粒尺寸對顆粒堆積以及漿料的流變性能會產生重要影響。陶瓷粉體中不能有硬團聚,否則會影響顆粒堆積以及材料燒結后的性能。

粉體的選擇必須考慮到以下技術參數:(1)化學純度;(2)顆粒大小、尺寸分布和顆粒形貌;(2)硬團聚和軟團聚程度;(3)組分的均一性;(4)燒結活性;(5)規模生產的能力;(6)制造成本。

2、溶劑

在溶劑的選擇上首先要考慮如下幾個因素:(1)必須能夠溶解分散劑、粘結劑、增塑劑和其他添加劑成份;(2)在漿料中具有一定的化學穩定性,能夠充分分散粉料而不與粉料發生反應;(3)能夠提供漿料系統合適的粘度;(4)易于揮發與燒除;(5)保證素坯無缺陷的固化;(6)使用安全,對環境污染少且價格便宜。

3、分散劑

粉料在流延漿料中的分散均勻性直接影響著素胚膜的質量,從而影響材料的致密性、氣孔率和力學性能等一系列特性。

如果分散劑的加入量增大,溶液的性能在某一特定濃度突然發生改變。如果加入量小,它以單分子的狀態殘留在溶劑中。

4、粘結劑

選擇粘結劑應考慮的因素有:(1)素胚膜的厚度;(2)所選溶劑類型及匹配性,有利于溶劑揮發和不產生氣泡;(3)應易燒除,不留有殘余物;(4)能起到穩定料漿和抑制顆粒沉降的作用;(5)要有較低的塑性轉變溫度,以確保在室溫下不發生凝結;(6)考慮所用基板材料的性質,要不相粘結和易于分離。

5、增塑劑

選擇增塑劑應考慮的因素有:(1)與樹脂粘結劑具有良好的相容性;(2)高的沸點和低的蒸汽壓;(3)高的可塑效率;(4)熱、光、化學的穩定;(5)低溫下良好的彎曲性;(6)增塑劑與其它材料接觸時不快速移動等。

6、流延機參數控制

根據生帶厚度精確調整刮刀間隙及表面光潔度;維持液面高度均衡一致;保證流延速度的穩定。

7、干燥工藝優化

如果干燥工藝不當,會引發氣泡、針孔、皺紋、裂痕等一系列缺陷。制定干燥工藝的原則是:確保溶劑緩慢揮發,使膜層內溶劑的擴散速度與表面的揮發速度一致,防止表面過早硬化而引起上述各種缺陷。

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