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Turkish 질화 알루미늄 시트 제조 공정
질화알루미늄(AlN) 세라믹 플레이트는 뛰어난 열전도율(170~230W/(m-K)), 높은 전기 절연성, 우수한 기계적 특성으로 고출력 전자 패키징, 반도체 방열 기판, 무선 주파수 장치 등 하이엔드 분야에서 널리 사용되고 있는 제품입니다.
열간 프레스 및 등방성 프레스는 고성능 질화 알루미늄 시트를 제조하는 데 적합하지만 높은 비용과 낮은 생산 효율과 같은 문제가 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 그레이트 세라믹은 테이프 주조를 사용하여 고성능 질화 알루미늄 세라믹 시트를 제조합니다. (테이프 주조는 전자 산업에서 사용되는 ALN 시트의 주요 성형 공정입니다.)
AlN 시트 생산 공정 다이어그램
1. 원재료 준비: 기판 성능의 초석
유동성이 좋은 질화 알루미늄 슬러리를 제조하기 위해 질화 알루미늄 분말, 소결 보조제(산화 이트륨, Y2O3 등), 유기 용매(에탄올, 톨루엔 등), 결합제 및 분산제를 완전히 혼합하고 볼 밀에서 분쇄합니다.
이 과정에서 유기 혼합 용매, 분산제, 바인더 및 가소제를 첨가하면 슬러리에 우수한 테이프 주조 특성을 부여할 수 있습니다. 그 중 소결 보조제로서 산화 이트륨(Y2O3)은 일반 압력 소결 조건에서 재료의 치밀화를 촉진할 수 있습니다.
슬러리의 점도는 최종 기판의 성능에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 점도에 영향을 미치는 주요 요인은 다음과 같습니다:
- 분쇄 시간: 분쇄 시간은 분말의 분산과 슬러리의 점도에 직접적인 영향을 미칩니다.
- 유기 혼합 용매의 양입니다: 용매의 비율에 따라 슬러리의 유동성이 달라집니다.
- 분산제의 양입니다: 분산제는 분말을 고르게 분산시키고 응집을 방지하는 데 도움이 됩니다.
- 바인더 및 가소제의 양입니다: 이러한 첨가제는 슬러리의 성형성과 강도에 영향을 미칩니다.
따라서 슬러리의 제형 선택과 공정 제어는 질화 알루미늄 세라믹 기판의 성능에 매우 중요합니다.
2. 시트 성형: 기판 성형
테이프 주조는 생산 효율이 높고 연속 및 자동 생산이 용이하여 질화 알루미늄 세라믹 기판의 대량 생산에 핵심적인 기술로 자리 잡았습니다. 이 공정은 생산 비용을 크게 절감할 수 있을 뿐만 아니라 10µm 이하의 초박형 기판부터 1mm 이상의 두꺼운 기판에 이르기까지 기판의 두께를 유연하게 제어할 수 있습니다.
다른 성형 공정에 비해 테이프 주조는 많은 장점이 있습니다:
- 지속적인 생산;
- 제품의 결함이 적고 성능이 안정적입니다;
- 산업 생산에 적합합니다;
- 대형 박판 세라믹 부품 제조에 적합
3. 사전 소결(디바인딩)
테이프 주조로 만든 기판 블랭크는 내부 다공성이 크고 강도가 낮은 유기물을 다량 함유하고 있습니다. 직접 소결하면 기판이 강하게 수축하고 뒤틀리게 됩니다. 또한 소결 중에 블랭크가 서로 달라붙어 기판의 수율과 열전도율에 영향을 미칩니다. 위의 결함을 방지하기 위해 1100 ℃의 질소 분위기 용광로에서 사전 소결 한 다음 소결하면 블랭크 강도를 향상시키고 다공성을 줄이며 평탄도가 높고 성능이 우수한 AlN 기판 재료를 얻을 수 있습니다.
4. 고온 소결
디바인딩 후 질화 알루미늄 기판은 고온에서 소결됩니다. 열전도율이 높은 질화 알루미늄 기판의 소결 공정은 소결 방법, 소결 보조제 첨가, 소결 분위기 제어 등에 중점을 둡니다.
AlN은 자기 확산 계수가 작은 공유 화합물이기 때문에 소결 치밀화가 매우 어렵습니다. 희토류 금속 산화물과 알칼리성 금속 산화물은 일반적으로 소결을 촉진하기 위해 소결 보조제로 사용되지만 여전히 1800°C 이상의 소결 온도가 필요합니다.
5. 질화 알루미늄 가공
질화 알루미늄(AlN) 시트는 일반적으로 치수 정확도, 표면 마감 및 특정 구조적 요구 사항을 충족하기 위해 소결 후 정밀 가공해야 합니다. 높은 경도(1100-1200 HV), 높은 취성, 낮은 파괴 인성, 높은 가공 난이도로 인해 가공에는 엔드 그라인더, 레이저 절단기 및 기타 장비와 같은 고도로 전문화된 장비가 필요합니다.
