一項陶瓷金屬化過程中至關重要的工藝

關鍵詞：陶瓷金屬化 鎢漿 金屬漿料 燒結

摘要：氧化鋁陶瓷因為其在高頻環境下具備良好的電器性能，其接電損耗小，比體積電阻大，機械強度高，熱膨脹系數小，造價成本低廉，是各類電器元件中重要的絕緣材料。但由于氧化鋁陶瓷直接與金屬焊接存在許多難以克服的困難，所以需要在其表面形成一層金屬薄膜，即進行金屬化。目前主要采用的工藝主要為在陶瓷表面燒結出一層金屬薄膜來達到陶瓷金屬化的目的。

在陶瓷金屬化領域之中，zui廣泛采用的為鉬錳法。但隨著工藝的不斷進步，目前已經有技術人員采用廉價金屬--鎢；來對陶瓷來進行金屬化。無論是從原材料成本，電學性能，還是機械強度等技術指標來看；采用金屬鎢來進行陶瓷金屬化的工藝都不亞于鉬錳法，在某些特殊的陶瓷基片金屬化用途甚至遠超傳統工藝生產的材料。

而鎢的陶瓷金屬化中zui基本的部分就是鎢漿的生產加工了。與太陽能銀漿生產類似。鎢漿在加工過程中的細度是會直接影響zui終的燒結效果。如果細度無法滿足要求，則燒結后的陶瓷基片良率將受嚴重影響。元器件結合的氣密性、燒結層附著力、線路電學性能等都無法保證質量。

一般來說，用于陶瓷金屬化的鎢漿粘度較高，基本上都在80000Cps以上；而要求的細度則在4um-5um。由于普通三輥機能夠zui終達成的分散研磨細度都在10um以上，所以需要采用高精度的三輥機來進行分散研磨。以下例應用案例來說，我們就采用了TRILOS公司的TR80A型三輥機對粘度為85000Cps（采用TRILOS的RH-x型流變測得）進行分散處理。

首先在間隙模式下進行預混合作業，初始細度約為12um。設備前后間隙分別如下：

 在間隙模式下連續進行兩個循環的預混合后，漿料流動性會有所改善。因此可以確定漿料已經通過間隙間的剪切力被充分混合了。此時漿料的細度如下圖所示，大于8um，可見在預混合的過程中，已經出現部分分散效果。但要達成zui終細度，還需要采用TR80A的壓力模式來進行進一步研磨。

所謂壓力模式，即輥筒與輥筒之間只輸出固定的壓力值，而間隙是不斷通過PID處理器控制變化以保持恒定壓力的輸出。該操作對于物料中含有不易產生變形的顆粒，粒型無特殊要求的分散研磨效果比較突出。而鎢漿就符合上述要求，故采用壓力模式進行加工。具體的三輥機參數設置如下所示：

 而采用壓力模式對物料進行處理，僅僅需要一次循環后即可得到zui終細度在5um以下的鎢漿。且由于輥筒材質選用的為氧化鋯輥筒，所以物料損失很小；輥筒表面也比較容易清潔。沒有出現顆粒嵌入輥筒或輥筒劃痕的情況。

總體觀察該案例后，可得出以下幾點結論。首先，對于粘度比較高的鎢漿來說，想要通過其他的分散研磨手段來降低細度zui有效且的方法為三輥研磨機。其次，輥筒材質的選擇上，由于主要降低細度的過程為壓力模式。故采用氧化鋯或碳化硅一類表面粗糙度較低的輥筒。否則極易造成清潔不佳產生的殘留物料串混。zui后必須采用間隙模式加壓力模式的雙模式操作才能夠在同一部設備上完成由預混合到高精度分散研磨的整個過程。