(整理)第一章电子陶瓷制备工艺

信息功能陶瓷材料及应用材料五班石海军信息材料－是为实现信息探测、传输、存储、显示和处理等功能而使用的材料。

〔信息就是用符号、信号或消息所包含的内容，来消除客观事物认识的不确定性。

〕信息材料包括：信息探测材料，信息传输材料，信息存储材料，信息处理材料。

信息探测材料：对电、磁、光、声、热辐射、压力变化或化学物质敏感的材料。

可用来制成传感器，用于各种探测系统，如电磁敏感材料、光敏材料、压电材料等。

信息传输材料：主要用于对电子信息的传输，如光纤、电缆等等。

信息存储材料：包括磁存储材料、光存储材料、磁光存储材料、相变存储材料、铁电介质存储材料、半导体动态存储材料等等。

信息处理材料：包括对各种电子信息的处理、加工以及转换，使其发挥相应功能的材料。

按材料种类分类：半导体信息材料，信息功能陶瓷材料，有机信息材料信息薄膜材料，等等.信息功能陶瓷材料〔陶瓷是以无机非金属矿物为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料以及各种制品。

〕信息功能陶瓷的制备工艺：氧化物法/固相反应烧结法，湿化学法，复合法。

氧化物法/固相反应烧结法。

优点：工艺成熟、成本低廉，适合于批量化大生产。

缺点：材料成分容易偏析，性能难以精确控制。

1原料的选择与处理选择原料是非常重要的环节，因为原料的纯度、活性与结晶结构是影响产品性能的重要因素。

原料是直接参加固相反应并生成功能陶瓷的组成成分，从而从根本上决定着材料的性能。

不同产地的原料或即使是相同厂家的原料在纯度、活性、颗粒形状和粒径分布、杂质含量等方面差别很大，进而对陶瓷的性能产生较大的影响。

2计算、配料原料确定后，配方就是决定产品性能的关键了，选择不同的配方就意味着得到不同性能的材料。

具体的配方多数是在系统研究的成果和理论的定性指导下按照使用要求确定的。

3一次球磨球磨是影响产品质量的重要工序。

一次球磨得目的主要是混合均匀，以利于预烧时固相反应完全。

球磨中通过介质球与原料的撞击、碾压、摩擦将粉料磨细并混合均匀，粉料比表面积上升，自由能上升，从而使烧结时固相反应加快而且完全。

电子陶瓷材料生产加工项目实施方案规划设计/投资分析/实施方案电子陶瓷材料生产加工项目实施方案陶瓷插芯、光纤连接器是光通信器件连接的关键器件。

陶瓷插芯又称陶瓷插针，由二氧化锆烧制并经精密加工而成的陶瓷圆柱小管，是光纤连接器的核心部件。

陶瓷插芯主要用于光纤对接时的精确定位，1个光纤连接器需2个陶瓷插芯和1个套筒，其决定了连接器的插入损耗、回波损耗、重复性、互换性。

光纤陶瓷套筒主要与光纤陶瓷插芯配套使用。

光纤连接器又称跳线，主要用于光纤线路的连接、光发射机输出端口/光接收机输入端口与光纤之间的连接、光纤线路与其他光器件之间的连接等，是目前使用数量最多的光无源器件。

该电子陶瓷材料项目计划总投资18957.35万元，其中：固定资产投资15930.36万元，占项目总投资的84.03%；流动资金3026.99万元，占项目总投资的15.97%。

达产年营业收入24249.00万元，总成本费用18629.92万元，税金及附加320.83万元，利润总额5619.08万元，利税总额6714.96万元，税后净利润4214.31万元，达产年纳税总额2500.65万元；达产年投资利润率29.64%，投资利税率35.42%，投资回报率22.23%，全部投资回收期6.00年，提供就业职位431个。

坚持“社会效益、环境效益、经济效益共同发展”的原则。

注重发挥投资项目的经济效益、区域规模效益和环境保护效益协同发展，利用项目承办单位在项目产品方面的生产技术优势，使投资项目产品达到国际领先水平，实现产业结构优化，达到“高起点、高质量、节能降耗、增强竞争力”的目标，提高企业经济效益、社会效益和环境保护效益。

......先进陶瓷应用广泛、性能优异，2024年全球市场规模有望达1346亿美元，电子陶瓷是先进陶瓷的一个细分分支，一般是指在电子设备中作为安装、固定、支撑、保护、绝缘、隔离及连接各种无线电元件及器件的陶瓷材料，具体形式有电路基板、芯片封装外壳等，具体材质有氧化物、氮化物、碳化物以及硼化物等。

PZT陶瓷制备一、PZT陶瓷制备的工艺流程压电陶瓷生产的工艺流程（以传统固相烧结为例）为：配料→球磨→过滤、干燥→预烧→二次球磨→过滤、干燥→过筛→成型→排塑→烧结→精修→上电极→烧银→极化→测试。

1、原料处理首先，根据化学反应式配料。

所用的原料大多数是金属氧化物，少数也可以是碳酸盐（预烧时可分解为氧化物）。

为使生成压电陶瓷的化学反应顺利进行，要求原料细度一般不超过2μm（平均直径）。

提高原料纯度有利于提高产品质量。

通常使用转动球磨机或震动球磨机进行原料混合及粉碎。

另外，在生产中往往还使用气流粉碎法，用高压气流的强力破碎作用，使粉料形成雾状，由于不用球石，可以避免杂质混入，且效率高。

2、预烧中的反应过程预烧过程一般需要经过四个阶段：线性膨胀（室温—400℃）固相反应（400—750℃）收缩（750—850℃）晶粒生长（800-900℃以上）在固相反应过程中，反应可分为四个区域，如图1[1]所示，分别对应于如下的化学过程：区域Ⅰ：未反应；区域Ⅱ：Pb+TiO2→PbTiO3；区域Ⅲ：PbTiO3+PbO+ZrO2→Pb(Zr1-x Ti x)O3；区域Ⅳ：Pb(Zr1-x Ti x)O3系统的反应区域+PbTiO3→Pb(Zr1-x’Ti x’)O3(x＜x’)。

图1 2PbO-TiO2-ZrO2系统的反应区域●—X射线测得点；○化学分析测得点，旁边数字代表已反应的PbO的百分数，烧结时间为零指刚到炉温的时刻；P—正交PbO；Z—单斜ZrO2；T—四方TiO2；PT—四方PbTiO3；PZT—Pb(Zr1-x Ti x)O3固定保温时间2h，改变预烧温度，随着温度的升高，在540℃左右，进入区域Ⅱ，形成PbTiO3；在650℃左右，进入区域Ⅲ，TiO2消失，Pb（Zr,Ti）O3形成；在710℃左右，进入区域Ⅳ，PbO和ZrO2消失；到1200℃时，PbTiO3消失，成为单相的Pb（Zr，Ti）O3。

陶瓷制备工艺简介陶瓷制品的生产都要经过三个阶段：坯料制备、成型、烧结现就这三个部分做—介绍：1、坯料制备通过机械或物理或化学方法制备粉料，在制备坯料时，要控制坯料粉的粒度、形状、纯度及脱水脱气，以及配料比例和混料均匀等质量要求。

按不同的成型工艺要求，坯料可以是粉料、浆料或可塑泥团。

2、成型将坯料用一定工具或模具制成一定形状、尺寸、密度和强度的制品坯型（亦称生坯）。

3、烧结生坯经初步干燥后，进行涂釉烧结或直接烧结。

高温烧结时，陶瓷内部会发生一系列物理化学变化及相变，如体积减小，密度增加，强度、硬度提高，晶粒发生相变等，使陶瓷制品达到所要求的物理性能和力学性能。

第一节粉体的制备粉体制备方法：1、粉碎法：机械粉碎，气流粉碎；杂质多，1卩m以上;2、合成法：固相法、液相法和气相法；纯度、粒度可控，均匀性好，颗粒微细。

一、粉碎法：1、机械粉碎法：冲击式粉碎、球磨粉碎、行星式研磨、振动粉碎等。

1-动锥2-定锥3-破碎后的物料4-破碎腔1-电动机2-离合器操纵杆3-减速器4-摩擦离合器5-大齿圈6-筒身7-加料口8-端盖9-旋塞阀10-卸料管11-主轴头12-轴承座13-机座14-衬板；15-研磨2、气流粉碎法:(1) 固相法：通过从固相到固相的变化，来制造粉体1•烧结法：A(S)+B(S) - C(S)十 D(G)2•热分解反应基本形式(S 代表固相，G 代表气相):Sl -S2十G13•化合反应法：A(s)+B(s) - C(s)+D(g)4•氧化还原法或还原碳化、还原氮化女口： 3SQ2+6C+2N2 — Si3N4+6CO(2) 液相法：共同点是以均相溶液为出发点，通过各种方法使溶质 与溶剂分离，溶质形成一定大小和形状的颗粒，得到所需粉末的前躯 体，热解后得到粉体。

盐溶液—盐晶体或氢氧化物—粉末A. 化学共沉淀法B. 溶胶凝胶法扁平式气流粉碎机合成法: 管道式气流粉碎机C. 喷雾热分解法⑶气相法CVD方法原理及气象沉淀产物示意图第二节成型这里只讲普通日用陶瓷的成型工艺，高技术陶瓷成型工艺与它相差不大。

压电陶瓷的制备工艺压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，具有较高的压电效能和稳定的性能，在压电设备和传感器等领域有广泛应用。

下面将详细介绍压电陶瓷的制备工艺。

压电陶瓷制备工艺主要包括粉体制备、成型、烧结和后处理等步骤。

不同的压电陶瓷材料具有不同的制备工艺，下面将以铅锆钛酸钡（PZT）陶瓷为例进行介绍。

粉体制备是制备压电陶瓷的第一步，其目的是制备出具有良好压电性能的粉体。

一般来说，将过程原料中的铁氧体、碳酸钡、氧化钛和氧化铅等按一定比例混合，然后进行球磨或者其他研磨方法，使其成为微米级的均匀混合物。

成型是将粉体按照设计要求的形状和尺寸进行成型的过程。

常见的成型方法有压制和注射成型两种。

压制方法一般采用球形粉末和模具来制备成型，通过施加足够的压力使其形成所需形状。

注射成型是将粉料和有机胶进行混合，然后将该混合物注入到模具中，并通过脱模焙烧使其成型。

烧结是将成型后的陶瓷坯体加热到一定温度下，使其形成致密的陶瓷体的过程。

具体的烧结温度和时间需要根据不同的陶瓷材料来确定。

在烧结过程中，陶瓷体会发生晶粒长大和析出等变化，从而使其压电性能得到增强。

烧结后的陶瓷体需要进行后处理，主要是为了获得更好的性能。

常见的后处理方法包括水热处理、陶瓷体极化和金属电极附着等。

水热处理是将烧结后的陶瓷体放置在水中进行一定时间的处理，可以进一步提高其致密性和机械性能。

陶瓷体极化是将陶瓷体置于磁场中进行极化处理，通过改变材料的电极化方向来改善其压电性能。

金属电极附着是在陶瓷体上涂覆金属电极，以增加电极附近的压电效应。

除了以上步骤，压电陶瓷的制备还需要控制制备条件、优化配方和选择合适的烧结工艺等。

这些因素都会影响到压电陶瓷的性能和制备效果。

总结起来，压电陶瓷的制备工艺主要包括粉体制备、成型、烧结和后处理等步骤。

在制备过程中需要考虑到原材料的选择和比例、成型和烧结参数的控制以及后处理的优化等因素。

通过合理的制备工艺，可以获得具有良好压电性能和稳定性能的压电陶瓷材料。

泛。

陶瓷基片主要包括氧化铍(BeO)、氧化铝(Al2O3)和氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)。

与其他陶瓷材料相比，Si3N4陶瓷基片具有很高的电绝缘性能和化学稳定性，热稳定性好，机械强度大，可用于制造高集成度大规模集成电路板。

几种陶瓷基片材料性能比较从结构与制造工艺而言，陶瓷基板又可分为HTCC、LTCC、TFC、DBC、DPC等。

高温共烧多层陶瓷基板(HTCC)HTCC，又称高温共烧多层陶瓷基板。

制备过程中先将陶瓷粉(Al2O3或AlN)加入有机黏结剂，混合均匀后成为膏状浆料，接着利用刮刀将浆料刮成片状，再通过干燥工艺使片状浆料形成生坯;然后依据各层的设计钻导通孔，采用丝网印刷金属浆料进行布线和填孔，最后将各生坯层叠加，置于高温炉(1600℃)中烧结而成。

此制备过程因为烧结温度较高，导致金属导体材料的选择受限(主要为熔点较高但导电性较差的钨、钼、锰等金属)，制作成本高，热导率一般在20~200W/(m·℃)。

低温共烧陶瓷基板(LTCC)LTCC，又称低温共烧陶瓷基板，其制备工艺与HTCC类似，只是在Al2O3粉中混入质量分数30%~50%的低熔点玻璃料，使烧结温度降低至850~900℃，因此可以采用导电率较好的金、银作为电极材料和布线材料。

因为LTCC采用丝网印刷技术制作金属线路，有可能因张网问题造成对位误差;而且多层陶瓷叠压烧结时还存在收缩比例差异问题，影响成品率。

为了提高LTCC导热性能，可在贴片区增加导热孔或导电孔，但成本增加。

厚膜陶瓷基板(TFC)相对于LTCC和HTCC，TFC为一种后烧陶瓷基板。

采用丝网印刷技术将金属浆料涂覆在陶瓷基片表面，经过干燥、高温烧结(700~800℃)后制备。

金属浆料一般由金属粉末、有机树脂和玻璃等组分。

经高温烧结，树脂粘合剂被燃烧掉，剩下的几乎都是纯金属，由于玻璃质粘合作用在陶瓷基板表面。

烧结后的金属层厚度为10~20μm，最小线宽为0.3mm。

电子陶瓷精密丝网印刷工艺摘要:现代微电子封装尤其是电子陶瓷封装对印刷图形分辨率以及印刷质量的要求越来越高。

印刷分辨率和印刷质量与很多因素有关,本文从丝网、感光层厚度以及印刷工艺参数的选择等几方面探讨了如何提高电子陶瓷丝网印刷的分辨率和质量。

关键词:丝网印刷分辨率感光层厚度离网间距刮刀速率在电子陶瓷产品的生产过程中,丝网印刷已经成为一项不可或缺的工艺手段,如低温共烧陶瓷(LTCC)、高温共烧陶瓷(HTCC)、片式多层陶瓷电容器(MLCC)等,在生产过程中都大量采用了丝网印刷工艺。

微电子产品小型化、轻量化的要求,促使电子封装技术向高集成度、高封装密度的方向发展,这就要求电路中导体线条和线间距越来越小、分辨率越来越高。

印刷线条和间距的分辨率以及印刷质量和很多因素有关,如承印物特性、浆料性能、丝网质量、感光层厚度以及印刷时的各种工艺参数等。

本文通过对丝网、感光层、以及印刷工艺参数几个方面的研究,分析它们对印刷质量的影响。

1 研究及分析1.1 丝网的选择通常尼龙丝网和聚酯丝网由于拉伸度较大,印刷图形精度差,厚度均匀性较难控制等因素影响,故不适用于质量要求较高的网印产品。

而不锈钢丝网具有线径均匀、网纱厚度一致、拉伸度小、过墨性好的特征,因而印刷的图形质量较好,适应性广,适用于电子行业的导体印刷。

丝网的目数、丝径、开口尺寸等参数对丝网印刷的质量有很大的影响,本文主要选用了表1中几种不同规格的不锈钢丝网进行印刷试验:(如表1)制作一张分布不同线宽和线间距线条的测试图形的菲林,四张丝网均使用同一张菲林曝光加工,使用相同的设备和工艺参数进行印刷,对线条厚度和线宽进行测量统计,取20组数据计算平均值,图1和图2分别是设计值为100μm的线条平均厚度和线宽的示意图。

(如图1图2)一般情况下,不锈钢丝网的平均厚度计算公式为:T丝网=2×d×(1+5%)印刷后湿膜理论厚度计算公式为:T湿膜=2×d×(1+5%)×Ao+T由此可计算出四张网版印刷湿膜的理论厚度分别为:(2×36)×1.05×43%+10=42.5μm(2×28)×1.05×41%+10=34.1μm(2×19)×1.05×49%+10=29.5μm(2×12)×1.05×58.5%+10=24.7μm可以看出,高目数、小丝径丝网的印刷层厚度相对较小,网丝弹起后留下的空间较小,浆料更容易流平,因此其线条的扩散相对较小,印刷层表面也更为平滑。

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电子陶瓷制备工艺流程1.首先，选取高纯度的陶瓷原料。

Firstly, select high purity ceramic raw materials.2.将这些原料进行粉碎和混合。

Crush and mix these materials.3.然后将混合物加入有机添加剂和溶剂。

Then add organic additives and solvents to the mixture.4.进行液相制备工艺，以得到均匀的浆料。

Carry out the liquid phase preparation process to obtaina uniform slurry.5.将浆料注入模具中，进行成型。

Inject the slurry into the mold for shaping.6.通过压制或注射成型，使得陶瓷坯体具有所需的形状。

Through pressing or injection molding, the ceramic blank has the required shape.7.将陶瓷坯体进行烧结，使得其具有较高的密度和强度。

Sinter the ceramic blanks to achieve high density and strength.8.在烧结过程中对陶瓷进行表面处理，提高其表面光洁度。

Surface treatment of ceramics during sintering to improve surface finish.9.进行研磨和抛光，进一步提高陶瓷的表面质量。

Grinding and polishing to further improve the surface quality of ceramics.10.进行检验，确保陶瓷制品符合技术要求。

Inspect to ensure that ceramic products meet technical requirements.11.最后进行包装和贮存，以便存放和运输。