航空、航天高纯氧化铝陶瓷基板

高纯氧化铝陶瓷基板因其生产加工技术成熟、成本低廉，耐热冲击喝电绝缘性好以及金属附着性良好等优点，是目前应用较为广泛的基板材料，也被广泛应用于星载微波信号传输通道、有原器件安装载体及功率芯片的散热通道等电子载荷单机中。

作为组成航天器的最基本单元，航天器材料的性能水平将直接影响航天器在轨的可靠性。而高纯氧化铝基板制备过程中往往会出现如下问题：

（1）高纯氧化铝粉体经过流延、干燥剪裁、多层叠片、等温静压处理、烧结等多道复杂工序的得到的薄膜氧化铝陶瓷基板，材质纯度低，将会增大介电损耗导致电路性能降低。

（2）材料机械强度弱，则会导致薄膜电路产品在组装和试验过程中出现裂纹、材料本体剥落等问题。

（3）陶瓷基板表面缺陷会造成在其上制作的电路膜层的局部附着力恶化，线条边缘毛刺等质量问题，影响电路信号质量，甚至造成产品多余物。

因卫星在轨不可维修性和高可靠性要求，种种问题限制了氧化铝基板在星载微波组件中的应用。因此高纯氧化铝基板的特性对于微波电路的使用至关重要。

高纯氧化铝基板制备要点

经研究实践总结：溶剂体系、流延膜带厚度以及脱粘烧结工艺参数等是制备过程的关键，其控制是否妥当会影响最终基板的厚度及厚度均匀性、外观质量和表面粗糙等工程应用指标。

1、流延浆料溶剂体系的优化

溶剂的主要作用是溶解粘接剂、增塑剂和其它添加剂，分散粉粒，并为浆料提供合适的粘度。不同溶剂体系对环境的适应性不同，且会影响配制浆料的固含量、流延膜片表面状态及成膜效果。在分散剂、粘结剂和塑化剂固定的前提下，不同溶剂体系的流延成型状态差异较多。

比如，无水乙醇空气中易挥发，浆料在流延过程中很容易结膜，流延膜片也容易开裂。经过反复试验，开发出新的复合体系溶剂。如：固定溶剂为无水乙醇+乙酸丁酷的复合体系溶剂，固含量在56 wt.%附近，浆料粘度在5Pa·s左右，流变性能好，适合流延。可用于制备浆料可获得高固含量浆料，且能够获得性能稳定的膜片。

2、流延膜片的厚度控制

单层流延膜片的厚度影响到最终基板的厚度公差。经试验结果表明，流延膜片厚度主要受浆料状态和流延刀口高度的影响，随着流延浆料固含量的提高，烧结基板平均密度逐渐变大，宽度和厚度方向收缩率趋于稳定。根据这一规律，精细调控固含量和烧结温度可精确控制烧结基板的最终尺寸。

3、基板的外观和平整度控制

良好的外观和平整度是高纯氧化铝基板工程应用的基础，影响基板外观和平整度的因素很多，其中叠层、脱粘和烧结是关键环节。

脱粘的作用是去除素坯内的有机物。为有效利用炉膛空间，同时解决素坯脱粘过程的翘曲和开裂问题，基板素坏在炉膛内是采取叠放脱粘方式。经过多种实验表明，最终确定叠层无盖板模式可兼顾效率和防止翘曲开裂，采用叠层+无盖板脱粘方式，进一步优化了脱粘过程叠层层数，最高层数最终确定为5层。

烧结是氧化铝陶瓷基板制备的较为关键的一道工序，由于烧结温度较高，杂质容易碳化，为避免基板被污染，盖板和垫板的选择很重要。经试验确定，盖板采用多孔高纯氧化铝陶瓷，垫板采用致密高纯氧化铝陶瓷，使用前均需超声清洗。

从上表可以看出，采用多片叠加并用多孔盖板进行隔离，不仅可以提高炉膛利用率，烧结基板也容易剥离，且烧结基板具有较高的平整度。优化后的烧结方式，保证了基板产品的外观质量和平整度，通过进一步调节烧结温度，实现了与进口基板性能相近的高纯氧化铝基板的制备。

近年来，随着陶瓷材料研制技术水平的提升国产高纯氧化铝陶瓷基板性能已达到或超越国际同类产品。