Korrigeret: Inden for elektronisk emballering fungerer keramiske aluminiumoxidsubstrater, på grund af deres fremragende isolering, termiske ledningsevne og mekaniske styrke, som grundlaget for tykke-filmkredsløb, tynde-filmkredsløb og elektroniske enheder med høj-præcision.
Efterhånden som elektroniske enheder går i retning af miniaturisering, høj effekt og høje frekvenser, er ydeevnekravene til aluminiumoxidsubstrater stadig mere krævende. Kornforfining og fortætning er dukket op som de to kerneprocesveje til at forbedre ydeevnen af aluminiumoxidsubstrater. At forstå konnotationerne, forskellene og sammenhængene mellem disse to koncepter er af stor betydning for optimering af forberedelsesprocesser og opnåelse af-højtydende substrater.
Konnotationen og betydningen af kornforfining
Kornforfining refererer til at reducere størrelsen af korn i det keramiske materiale. Finere korn fører generelt til højere styrke, hårdhed og sejhed. Princippet bag dette er Hall-Petch-forholdet: styrken af et materiale er omvendt proportional med kvadratroden af kornstørrelsen. Flere korngrænser øger evnen til at hindre sprækkeudbredelse. For aluminiumoxidsubstrater er betydningen af kornforfining mangfoldig:
Forbedring af mekanisk styrke: Ved at optimere processen til at kontrollere den gennemsnitlige kornstørrelse af aluminiumoxidsubstratet til omkring 1,1 μm, kan dets bøjningsstyrke nå (440 ± 25) MPa, hvilket væsentligt forbedrer substratets modstandsdygtighed over for beskadigelse.
Forbedring af overfladefinish: Finere korn resulterer i en overfladeruhed (Ra), der kan nå nanometerniveauet efter polering. Dette er afgørende for vedhæftningen af tyk-film og tynde-filmkredsløb, især i høj-kredsløbsapplikationer med høj-præcision.
Reducering af dielektrisk tab: En fin-struktur indebærer typisk færre korngrænsedefekter, hvilket hjælper med at reducere dæmpningen af højfrekvente-signaler under transmission.
Forskellen og forbindelsen mellem kornforfining og fortætning
Kerneforskellen mellem de to ligger i deres forskningsobjekt og handlingsniveau. Kornforfining er en optimering af mikrostrukturen, der sigter mod at gøre korn finere og mere ensartede og derved forbedre de mekaniske egenskaber og overfladekvaliteten. Fortætning er forbedringen af den fysiske tilstand, rettet mod at eliminere indre porer i keramikken og derved forbedre termiske, elektriske egenskaber og pålidelighed.
Under den keramiske sintring (processen med opvarmning af pulver til en tæt krop), sker kornforfining og fortætning samtidigt, men konkurrerer med hinanden.
Ideelt scenarie: Opnå fuldstændig fortætning før kornvækst, hvilket resulterer i en "fin-kornet + fuldt tæt" struktur.
Praktisk modsigelse: Høj-temperatursintring kan, selvom det er gavnligt for fortætning, nemt føre til, at korn bliver groft. Omvendt kan lav-temperatursintring, mens den hæmmer kornvækst, efterlade porer, der påvirker termisk ledningsevne og isoleringsegenskaber.