항공우주 응용 분야를 위한 고순도 알루미나 세라믹 판 및 그 원료의 제조
고순도 알루미나 세라믹플레이트는 성숙한 생산 및 가공 기술, 저렴한 비용, 우수한 내열충격성, 우수한 전기 절연성, 그리고 우수한 금속 접착력 등의 장점으로 현재 널리 사용되는 기판 소재입니다. 또한, 우주선의 전자 탑재체에도 광범위하게 적용되고 있으며, 여기에는 탑재 마이크로파 신호 전송 채널, 능동 소자 장착용 캐리어, 전력 칩의 방열 채널 등이 포함됩니다. 우주선을 구성하는 가장 기본적인 구성 요소인 우주선 소재의 성능은 우주선의 궤도상 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 고순도 알루미나 세라믹 플레이트의 특성은 우주선 작동에 매우 중요합니다.
그러나 고순도 알루미나 세라믹 판을 제조하는 과정에서 다음과 같은 문제가 종종 발생합니다.
❶고순도알루미나 세라믹테이프 캐스팅, 건조 및 절단, 다층 적층, 정수압 성형, 소결 등 여러 복잡한 공정을 거쳐 고순도 알루미나 분말로 생산되는 판은 재료 순도가 낮으면 유전 손실이 증가하여 궁극적으로 회로 성능이 저하됩니다.
❷재료의 기계적 강도가 낮으면 박막 회로 제품에 조립 및 테스트 공정 중에 균열이나 재료 본체 박리 등의 문제가 발생합니다.
❸세라믹 기판의 표면 결함은 기판 위에 형성된 회로 필름층의 국부 접착력 저하, 배선 가장자리의 버(규석) 발생 등 품질 문제를 야기할 수 있습니다. 이러한 문제는 회로 신호 품질에 영향을 미치고, 심지어 제품 내부에 이물질이 유입될 수도 있습니다.
고순도 알루미나 세라믹판 제조를 위한 핵심 사항
①주조 슬러리를 위한 용매 시스템 최적화
다양한 용매 시스템은 환경에 대한 적응성이 다르며, 제조된 슬러리의 고형분 함량, 테이프 캐스팅 필름의 표면 상태, 그리고 필름 형성 효과에 영향을 미칠 수 있습니다. 분산제, 결합제, 그리고 가소제가 고정되어 있다는 전제 하에, 다양한 용매 시스템 간에 테이프 캐스팅 성형 상태에 상당한 차이가 있습니다.
②캐스트 필름의 두께 제어
단층 테이프 캐스트 필름의 두께는 최종 기판의 두께 허용 오차에 영향을 미칩니다. 테이프 캐스트 필름의 두께는 주로 슬러리 상태와 테이프 캐스팅 닥터 블레이드의 높이에 영향을 받습니다. 테이프 캐스팅 슬러리의 고형분 함량이 증가함에 따라 소결 기판의 평균 밀도는 점차 증가하고, 폭 및 두께 방향의 수축률은 안정화되는 경향이 있습니다. 이러한 법칙에 따라 고형분 함량과 소결 온도를 미세하게 조정하면 소결 기판의 최종 치수를 정밀하게 제어할 수 있습니다.
③기판의 외관 및 평탄도 제어
고순도 알루미나 세라믹 판의 엔지니어링 적용은 우수한 외관과 평탄도를 기반으로 합니다. 기판의 외관과 평탄도에 영향을 미치는 요인은 여러 가지가 있으며, 그중에서도 적층, 탈착, 소결이 핵심 공정입니다.
●캐스트 필름의 스태킹 공정 제어.
적층 및 온간 정수압 압축(진행 중인 작업) 공정 중 테이프 캐스트 필름의 표면 결함과 평탄도 문제를 방지하기 위해 다음과 같은 접근 방식이 여러 실험 비교를 통해 결정되었습니다.
넓은 필름 스트립 라미네이션을 채택하고, 등방성 프레싱 후 테이프 캐스트 필름 스트립의 가장자리에 결함과 고르지 않은 부분이 생기지 않도록 중간 부분을 잘라냅니다. 강화 유리판을 라미네이션 캐리어로 사용하고, 녹색 테이프 캐스트 필름을 강화 유리판 위에 평평하게 놓고, 라미네이션하는 동안 캐리어 테이프에서 제거한 각 필름 스트립의 위쪽과 아래쪽 표면이 일관된 방향을 유지하도록 합니다. 강화 유리 캐리어를 사용하는 등의 조치를 통해 필름 표면의 미세 결함을 크게 줄이고 외관 품질과 평탄도를 효과적으로 개선합니다.
●원자재 탈착 공정의 제어.
디본딩의 기능은 그린 바디에서 유기물을 제거하는 것입니다. 로 공간을 효과적으로 활용하고 원자재 디본딩 공정 중 휘어짐 및 균열 문제를 해결하기 위해, 로 내 손상된 기판에 적층 디본딩 방식을 적용합니다. 여러 실험 결과, 커버 없이 적층하는 방식이 효율의 균형을 맞추고 휘어짐 및 균열을 방지할 수 있음을 보였습니다. 적층+커버 없이 디본딩 방식을 채택함으로써 디본딩 공정의 층 수가 더욱 최적화되었으며, 최대 층 수는 5개로 결정되었습니다.
●소결 공정 제어.
소결은 알루미나 세라믹 판 제조에 있어 중요한 공정입니다. 소결 온도가 높기 때문에 불순물이 탄화되기 쉽습니다. 기판 오염을 방지하기 위해 커버 판과 패드의 선택이 중요합니다. 테스트 결과, 커버 판은 다공성 고순도 알루미나 세라믹으로, 패드 판은 고밀도 고순도 알루미나 세라믹으로 제작되었습니다. 두 판 모두 사용 전 초음파 세척이 필요합니다.