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第四章 电子瓷的表面及烧结后的加工处理 电子瓷的表面，主要指它的烧结表面，也叫自然表面。 表面的结构与成分、工艺有很大的关系。 电子瓷的表面：硬而脆，常压下不具有任何塑性，陶瓷质点间具有很大的结合能（键能）。 原子间距大，表面能小 外力作用，晶面间开裂，不可能作类似金属晶体中的塑性晶面滑移。 机械加工困难。 近代电子技术的发展，特别是在微波、大功率、超小型化大规模与超大规模集成电路、混合集成电路的发展对电子陶瓷提出了更高的要求。要求如下： 高的机械强度 平整光洁表面 几何尺寸准确 瓷件与金属件或瓷件与瓷件间结合 陶瓷晶粒的定向排列 要求对电子陶瓷表面处理 本章主要讲述下列内容： 电子陶瓷表面 表面加工 电子瓷施釉 电子瓷与金属的封接（表面金属化） §4.1 电子瓷的表面 1 陶瓷烧结体的表面状况 烧成瓷件 可在光学显微镜下观察到晶粒及晶界等结构 陶瓷无模烧结，为自然表面 1?m 以下 流延法成型，坯模朝有机膜载体的一面可获得光洁度高的坯体 粉细，则坯体中堆积间隙小 光滑的有机薄膜表面，有助于流延浆料形成光滑的坯膜，而朝刮刀的一面，光洁度较低 如晶面与瓷体表面基本一致或交角不大（5-15），则晶粒将保持平面生长，但与瓷面成一定的倾斜角 晶面与瓷面交角较大时（大于20）晶粒表面按阶梯状生长 夹角越大则棱线越密 通常都出现不同程度的凹陷，粒界越厚，则凹痕越深 几种氧化铝瓷自然表面的实测粗糙度 含玻璃相多，晶界宽，晶粒粗而高低不一，图4-1 粗糙度±2.5?m； 含玻璃相较少的99.5% Al2O3瓷，晶界密实，晶粒细小，粗糙度±0.08?m； 流延法精烧细晶氧化铝瓷，粗糙度仅达0.03~0.06?m. 2 陶瓷烧结体表面粗糙度的测量 机械探针法测试，仪器为粗糙计(Roughness-meter) 有三种方法：其一为在样品中心（300mm2）处测量5个点，找出其中所测之最大高度Rmax；其二为测量10个点的高度平均值RZ；其三为测量中心线高度平均值RCLA，缺点为某些点或线，没有直接反映面的特性； 光泽计法（Gloss—meter），图4-2给出了测试原理，光源2发出的光，经透镜变成平行光后，照射于待测样品1的表面上，其反射光经透镜聚焦后为检测器3所收集。 照射面积随入射角入射角而变，反射光的强度与入射角也有关， 式中，为相应入射角的光泽度；为待测样品表面的反射光束光强；为标准样品表面的反射光束光强。 光泽度与粗糙度有一定的对应关系。 3 对电子陶瓷光洁度的要求 一般作为集成电路基片用陶瓷，对表面光洁度要求较高，对厚膜电路，其膜厚5?m，故其基片光洁度无特别要求，达到致密度即可，表面略有粗糙还可以增加膜层的附着力； 对薄膜电路，其膜厚本身只约为1?m，必然对基片表面的光洁度有更高的要求； 例如：要在表面蒸附电容的基片，则要求基片表面粗糙度低于0.025?m，精烧陶瓷很难达到这一要求 4 影响电子瓷光洁度的主要因素 （1）工艺上的影响因素 原料组分； 料粉粗细； 粒度分布； 成型方法； 烧成工艺； 瓷体密度； 施釉； 研磨抛光。 （2）结构上的主要因素：晶粒大小，均匀程度，气孔含量及孔径，粒界中玻璃相的含量，及其密实程度。晶粒愈细，愈匀，则表面光洁度愈高；气孔率愈低，气孔愈细愈好；晶粒中异相愈少，粒界密实、紧凑则好。光洁度高的陶瓷，显微结构呈现：晶粒均匀，晶界平直，晶面平整。 （3）措施 工艺上：成分纯，粉料要细而匀，粒径配比要合理，坯体致密，忌升温过快，过高，严格控制粒度，粒径防止二次晶粒长大。 实际上薄膜电路基片主要用的电子陶瓷是BeO和Al2O3。 细氧化铝瓷的工艺：加入MgO烧结助剂（0.25wt%），形成MgAl2O4阻止二次晶粒长大，但由于陶瓷表面MgO挥发，则表面缺少MA，出现反常巨晶，再加入0.01wt%Cr2O3，则晶粒大而均匀，晶界平直，表面平整，因MgCr2O4防止MgO挥发。 §4.2 电子瓷的表面加工 集成电路基片、微调电容器、微波窗口、微波谐振器、表面波器件、气敏封接的接合口等电子陶瓷都需要表面加工 加工有三种方法：机械研磨、化学处理、以及其他方法 1 电子瓷机械加工 机械加工过程：粗磨、细磨及抛光 由于电子瓷表面晶粒取向的随机性，气-固表面不可能是平整的 粗磨：达到表面凹坑的最大深度，磨蚀量 在铸铁磨盘上进行，磨料粒径250~300μm以下 粗磨不足，则细磨工作量加大，但粗磨也不能过量 磨时，摩擦发热，水磨，水分有助于带动磨料，还有防尘，散热作用， 粗磨在铸铁盘上进行 磨料粒径小于250~300μ，压力不宜太大，线速不宜过高 洗磨的目的是去掉粗磨留下的磨痕，磨料较细，常为50~100μm左右，肉眼看不到磨痕为止，光洁度达到