氧化鋁因其絕緣、耐高溫、導(dǎo)熱率高、穩(wěn)定性好及高性價比，是電子陶瓷基板的優(yōu)良原料，隨著電子產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，氧化鋁陶瓷基板的需求量逐年增加。但電子陶瓷基板要求較高，原料氧化鋁的品質(zhì)及性能指標(biāo)直接關(guān)系到基板產(chǎn)品質(zhì)量。
本文主要探討了流延法生產(chǎn)電子陶瓷基板用氧化鋁的性能指標(biāo)，結(jié)合流延法工藝特點及陶瓷基板的質(zhì)量要求，分析了氧化鋁主要技術(shù)指標(biāo)對流延工藝及產(chǎn)品質(zhì)量的影響，并提出適于流延法陶瓷基板用原料氧化鋁的要求。
流延工藝概述
流延法生產(chǎn)氧化鋁陶瓷基板，目前主要有兩種工藝體系：有機流延體系和水基流延體系。有機流延溶劑多采用含甲苯和二甲苯及酮類有機物作為溶劑，這些溶劑有毒會對工人身體健康和環(huán)境帶來危害，成本較高，但其產(chǎn)品質(zhì)量高。水基流延體系采用水為溶劑，加入少量的水溶性分散劑，具有無污染、綠色環(huán)保的優(yōu)點，且成本相對低，是新型的陶瓷基板流延成型技術(shù) ，但因部分關(guān)鍵技術(shù)不能突破，質(zhì)量較難控制。
流延工藝基本過程為：漿料制備一過篩一流延一干燥一模壓成型一脫脂一燒結(jié)。
其中漿料主要由陶瓷粉體、溶劑、分散劑、粘結(jié)劑、塑性劑及其它添加劑組成。作為氧化鋁陶瓷基板原料一般要求氧化鋁的含量在95％以上，除加入氧化鋁微粉，還加入一定比例的含硅、鈣等粉體。為滿足流延的要求，需要加入粘結(jié)劑、分散劑、增塑劑和其他添加劑等。其中配料的原則有以下幾個方面：(1)盡可能降低有機物的含量；(2)盡量提高固相含量；(3)盡量降低分散劑的含量；(4)坯體具有足夠的柔韌性和強度；(5)控制合適的pH值，以提高分散劑的分散效果。氧化鋁性能指標(biāo)對流延工藝及產(chǎn)品的影響一般來說，電子陶瓷基板用于集成電路，因此要求產(chǎn)品有致密度(體積密度在3．7 g／cm 以上)、小的尺寸公差、表面平整度高、電學(xué)性能優(yōu)良、熱性能良好等。因此對原料氧化鋁的要求也高。通常氧化鋁分為冶金級氧化鋁和非冶金級氧化鋁，冶金級氧化鋁是用于鋁電解生產(chǎn)原鋁 。非冶金級氧化鋁是由化工合成或由冶金級氧化鋁加工而成的具有特種用途的氧化鋁。冶金級氧化鋁以 α相為主，其中的Na通常在0．3 wt％以上，不能直接用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)陶瓷。用于生產(chǎn)陶瓷基板的氧化鋁需要經(jīng)過1400℃ 以上高溫煅燒，經(jīng)過脫鈉后，并充分研磨才能作為陶瓷基板的原料。通過長期的研究和生產(chǎn)應(yīng)用，氧化鋁的純度、 相含量、結(jié)晶形貌、粒度分布等指標(biāo)對流延工藝及基板產(chǎn)品質(zhì)量影響較大。
氧化鋁純度的影響
一般來說，煅燒氧化鋁中的雜質(zhì)主要為SiO 、Fe O，、Na O、CaO、MgO、TiO：等，這 雜質(zhì)總量一般不超過0．5％ ，A12O3含量>99．5％ 。
Na2O含量
Na2O是氧化鋁指標(biāo)中最為重要的一個指標(biāo)，尤其是用于陶瓷生產(chǎn)的氧化鋁。Na O在高溫下和A1 O，結(jié)合生成一種穩(wěn)定的高鋁酸鈉化合物Na2O·1 I Al2O3 ，也就是通常所說的β相氧化鋁，，其結(jié)構(gòu)為疏松的層狀結(jié)構(gòu)，Na2O 在富A12O3，的條件下，結(jié)合AI2O3的能力很強，Na2O：A12O3質(zhì)量比為1：18．096，即使少量的Na2O存在，也會大量生成β相A12O3，，影響陶瓷的致密度 。且這種化合物導(dǎo)電率高，300℃ 時達(dá)10～S·cnl～，影Ⅱ向陶瓷基板的電性能。因此，用于陶瓷基板生產(chǎn)的氧化鋁必須選用低鈉氧化鋁產(chǎn)品，即Na2O含量低于0．1％ 的氧化鋁。
Fe含量對于氧化鋁中的Fe含量，一方面指其中結(jié)合的化學(xué)Fe，另一方面指夾雜在粉體中微細(xì)的游離鐵(又稱機械鐵)。對于其中的化學(xué)Fe，通常以Fe2O3 存在。對于原料中A12O3 夾帶的Fe顆粒在陶瓷燒結(jié)過程中，會在陶瓷內(nèi)部或表面顯色，出現(xiàn)紅色或黑色的斑點，不但對陶瓷基板的外觀帶來影響，而且影響其絕緣性能，因此一但．出現(xiàn)斑點就會導(dǎo)致產(chǎn)品報廢，降低成品率。同時Fe2O3，含量過高，也會導(dǎo)致陶瓷基板的顏色發(fā)黃，其原因與Fe離子替代剛玉品格中Al離子的致色反應(yīng)有很大關(guān)系。
水分含量
一般來說陶瓷基板用原料A12O3 粒度較小，為精磨后的微粉，活性較高，在加工或存放過程中會吸潮，因此有微量的水分。對于水基流延l 藝，其中的H2O含量不影響工藝。但對于有機流延影響較大，通常在有機流延中用的有機溶劑(如PVB)是不溶水的，只要有少量水，都會導(dǎo)致料漿絮凝，產(chǎn)生膠狀團(tuán)聚，不但會造成流延困難，而且會導(dǎo)致成品率下降。因此，用于有機流延的氧化鋁要嚴(yán)格控制水分含量。