Korrigerad: Inom området för elektronisk förpackning fungerar keramiska aluminiumoxidsubstrat, på grund av sin utmärkta isolering, värmeledningsförmåga och mekaniska styrka, som grundmaterialet för tjocka-filmkretsar, tunn-filmkretsar och hög-elektroniska enheter.
När elektroniska enheter trendar mot miniatyrisering, hög effekt och höga frekvenser, blir prestandakraven för aluminiumoxidsubstrat allt mer krävande. Kornförfining och förtätning har dykt upp som de två centrala processvägarna för att förbättra prestandan hos aluminiumoxidsubstrat. Att förstå konnotationerna, skillnaderna och sambanden mellan dessa två begrepp är av stor betydelse för att optimera förberedelseprocesser och erhålla hög-underlag.
Konnotationen och betydelsen av kornförfining
Kornförfining hänvisar till att minska storleken på korn i det keramiska materialet. Finare korn leder i allmänhet till högre hållfasthet, hårdhet och seghet. Principen bakom detta är Hall-Petch-förhållandet: styrkan hos ett material är omvänt proportionell mot kvadratroten av kornstorleken. Fler korngränser ökar förmågan att hindra sprickutbredning. För aluminiumoxidsubstrat är betydelsen av kornförfining mångfaldig:
Förbättring av mekanisk styrka: Genom att optimera processen för att kontrollera den genomsnittliga kornstorleken på aluminiumoxidsubstratet till cirka 1,1 μm, kan dess böjhållfasthet nå (440 ± 25) MPa, vilket avsevärt förbättrar substratets motståndskraft mot skador.
Förbättra ytfinish: Finare korn resulterar i en ytjämnhet (Ra) som kan nå nanometernivån efter polering. Detta är avgörande för vidhäftningen av tjock-film och tunn-filmkretsar, särskilt i hög-kretsapplikationer med hög-precision.
Minska dielektrisk förlust: En fin-struktur innebär vanligtvis färre korngränsdefekter, vilket hjälper till att minska dämpningen av hög-signaler under överföring.
Skillnaden och sambandet mellan kornförfining och förtätning
Kärnskillnaden mellan de två ligger i deras forskningsobjekt och handlingsnivå. Kornförfining är en optimering av mikrostrukturen, som syftar till att göra korn finare och mer enhetliga och därigenom förbättra de mekaniska egenskaperna och ytkvaliteten. Förtätning är förbättringen av det fysiska tillståndet, som syftar till att eliminera inre porer i keramen, och därigenom förbättra de termiska, elektriska egenskaperna och tillförlitligheten.
Under den keramiska sintringsprocessen (processen att värma upp pulver till en tät kropp) sker kornförfining och förtätning samtidigt men konkurrerar med varandra.
Idealiskt scenario: Att uppnå fullständig förtätning innan korntillväxt inträffar, vilket resulterar i en "fin-kornig + helt tät" struktur.
Praktisk motsägelse: Hög-temperatursintring, även om det är fördelaktigt för förtätning, kan lätt leda till att kornen förgrovs. Omvänt kan låg-temperatursintring, samtidigt som det hämmar korntillväxt, lämna porer som påverkar värmeledningsförmåga och isoleringsegenskaper.