Poprawiono: w dziedzinie opakowań elektronicznych podłoża ceramiczne z tlenku glinu, ze względu na doskonałą izolację, przewodność cieplną i wytrzymałość mechaniczną, służą jako materiał podstawowy dla obwodów grubowarstwowych, obwodów cienkowarstwowych- i-precyzyjnych urządzeń elektronicznych.
Ponieważ urządzenia elektroniczne zmierzają w kierunku miniaturyzacji, dużej mocy i wysokich częstotliwości, wymagania dotyczące wydajności dla podłoży z tlenku glinu są coraz bardziej rygorystyczne. Rozdrobnienie i zagęszczanie ziarna okazały się dwiema głównymi drogami procesowymi poprawiającymi wydajność substratów z tlenku glinu. Zrozumienie konotacji, różnic i powiązań między tymi dwoma koncepcjami ma ogromne znaczenie dla optymalizacji procesów przygotowania i uzyskania-podłoży o wysokiej wydajności.
Konotacja i znaczenie rafinacji ziarna
Rozdrobnienie ziarna oznacza zmniejszenie rozmiaru ziaren w materiale ceramicznym. Drobniejsze ziarna zazwyczaj prowadzą do wyższej wytrzymałości, twardości i wytrzymałości. Zasadą tego jest zależność Halla-Petcha: wytrzymałość materiału jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego z wielkości ziaren. Więcej granic ziaren zwiększa zdolność zapobiegania propagacji pęknięć. W przypadku podłoży z tlenku glinu znaczenie rozdrobnienia ziarna jest wielorakie:
Poprawa wytrzymałości mechanicznej: Optymalizując proces w celu kontrolowania średniej wielkości ziaren podłoża z tlenku glinu do około 1,1 μm, jego wytrzymałość na zginanie może osiągnąć (440 ± 25) MPa, znacznie zwiększając odporność podłoża na uszkodzenia.
Poprawianie wykończenia powierzchni: Drobniejsze ziarna powodują chropowatość powierzchni (Ra), która po polerowaniu może osiągnąć poziom nanometrów. Ma to kluczowe znaczenie dla przyczepności obwodów-grubowarstwowych i cienkowarstwowych-, zwłaszcza w zastosowaniach obwodów o wysokiej-częstotliwości i-wysokiej precyzji.
Zmniejszanie strat dielektrycznych: drobnoziarnista-struktura zwykle oznacza mniej defektów na granicach ziaren, co pomaga zmniejszyć tłumienie-sygnałów o wysokiej częstotliwości podczas transmisji.
Różnica i związek między rozdrobnieniem ziarna a zagęszczeniem
Podstawowa różnica między nimi polega na przedmiocie badań i poziomie działania. Rozdrobnienie ziarna to optymalizacja mikrostruktury, mająca na celu uczynienie ziaren drobniejszymi i bardziej jednolitymi, a tym samym poprawę właściwości mechanicznych i jakości powierzchni. Zagęszczanie to poprawa stanu fizycznego, mająca na celu wyeliminowanie wewnętrznych porów ceramiki, a tym samym poprawę właściwości termicznych, elektrycznych i niezawodności.
Podczas procesu spiekania ceramiki (proces nagrzewania proszku w gęstą bryłę) rozdrobnienie i zagęszczenie ziaren zachodzą jednocześnie, choć ze sobą konkurują.
Idealny scenariusz: osiągnięcie całkowitego zagęszczenia przed wystąpieniem wzrostu ziaren, co skutkuje strukturą „drobno-drobnoziarnistą i całkowicie gęstą”.
Praktyczna sprzeczność: spiekanie-w wysokiej temperaturze, choć korzystne dla zagęszczania, może łatwo prowadzić do pogrubienia ziarna. Z drugiej strony spiekanie w niskiej-temperaturze, hamując wzrost ziaren, może pozostawić pory, które wpływają na przewodność cieplną i właściwości izolacyjne.