刘名惠 宋先刚 王英红

摘 要：等离子喷涂承烧板主要应用于电子元器件行业。本文对原料进行了选型，并对原有工艺进行了改进，包括配料工序增加造粒功能、成型工序提高液压机压力、烧成工序改进装钵方式和烧温曲线、喷砂工序改为自动化操作等。上述研究提高了氧化铝基板寿命和钇稳定氧化锆涂层的粘合力，从而有效提高了喷涂承烧板整体质量，满足了客户的新需求。

关键词：等离子喷涂；承烧板；氧化铝；钇稳定氧化锆；电子元器件

等离子喷涂承烧板广泛应用于MLCC等电子元器件行业。公司客户主要有风华高科、潮州三环、太阳诱电等，主要平板产品尺寸为150mm*150mm*5mm。近年来，客户对喷涂承烧板的质量提出了更高的标准，核心是降低杂质含量、提高使用寿命。这就要求在保证客户使用环境的基础上，提高基板寿命、增加涂层粘合力。本文拟从原材料选型开始，通过对原有工艺改进，使产品达到客户新要求。

一、工艺流程

生产过程分为两个阶段，分别是氧化铝基板制作和钇稳定氧化锆涂层制备，生产工艺流程见图一。

二、生产设备和检验设备

（1）主要生产设备

双碾轮式混砂机、振动筛、200T四柱液压机、磁选机、隧道炉、等离子喷涂机（APS）。

（2）主要检验设备

游标卡尺、材料荷重软化测试仪、吸水率测试仪、抗折仪、螺旋测微计。

三、原料选型

为防止杂质较多影响客户产品，需严格控制原料中杂质含量。经过研究客户要求和对比试验分析，提高了主要化学成分的要求，并增加了氧化钠和氧化钾含量要求，确定了主要原料技术标准，具体见表1。

四、基板制作

（1）配料

原有工艺为：根据氧化铝基板配方领料后，再使用混砂机进行混料处理，混料过程中逐步添加甲基纤维素、聚乙烯醇等添加剂。经40～50分钟混料、物料水分控制为2%～3%后出料、筛分、困料、除铁。混料环节对于物料的均匀性、流动性有着至关重要的作用，也會影响基板成品质量。本文研究对混砂机刮板进行了改进，使混砂机在混料时增加了造粒功能，有效提高了物料的均匀性和流动性。

（2）成型

本公司采用液压机进行干压。经试验，发现压强从145MPa提升到160MPa，生坯尺寸精度较处理前提高约20%，缩小至正负0.15mm，同时提高了生坯密度，有效降低了粉体密度不均对产品质量的影响。

（3）干燥

生坯进炉前需通过干燥处理，以提高生坯强度、利于装钵。

（4）烧成

原工艺采用立式装板处理，产品合格率约90%。本文研究在生坯中间放置1片高纯刚玉隔离薄板，使生坯中的水分和胶水更易挥发；同时重新设计了烧温曲线，使升降温更平缓，并增加排胶时间。经过上述改进，基板产品变形率和开裂率大幅降低，合格率提升至97%。

五、涂层制备

（1）喷砂

原有工艺是员工手持喷砂机对着基板操作，员工工作经验非常重要。为了提高效率、降低人为因素影响，本文研究设计了自动化喷砂流水线工艺，确定了钢砂D50粒度为0.3～0.6μm、压缩空气压力为0.4～0.6MPa条件下，喷砂后的基板粗糙度最优、与涂层粘合力最好。上述改进同时提高了喷砂工序的质量和效率。

（2）喷涂

使用等离子喷涂机（APS）将钇稳定氧化锆在高温熔融状态下喷涂在基板表面，可根据客户要求反复喷涂以保证涂层厚度。

六、检验与评价

产品已通过3家大客户批量认证，对客户产品无影响，使用寿命提高约30%，可保证循环150次、约9个月时间承烧板不断裂、涂层不脱落，产品物化指标和寿命均达到客户要求。

七、总结

本文通过研究分析，确定了原材料技术标准及更加适合的工艺流程和工艺参数，研制的等离子喷涂承烧板产品杂质含量低、工作寿命长，符合客户使用要求。

参考文献

[1]张鹏飞，李新梅.等离子喷涂WC-Co涂层的研究现状和性能改善措施[J].热加工工艺，2016（8）：7-10.

[2]刘伟，陈瑞芳，花银群，等.GH586等离子喷涂CoCrAlYTaSi涂层的高温氧化性能研究[J].热加工工艺，2017（10）：188-191.

[3]任伟.等离子喷涂Cr_2O_3涂层的显微硬度及耐磨性能研究[J].热加工工艺，2017（22）：178-180.

[4]梁存光，李新梅.曲面响应法在等离子喷涂WC-12Co涂层工艺优化中的应用[J].材料科学与工艺，2018，26（2）：90-96.

[5]尹瀛月，乌日开西·艾依提，张建杰.等离子喷涂技术在骨科植入物表面改性的应用[J].热加工工艺，2016（6）：33-35.

[6]Mishra S K，Jagdeesh N，Pathak L C.Fabrication of Nanosized Lanthanum Zirconate Powder and Deposition of Thermal Barrier Coating by Plasma Spray Process[J].Journal of Materials Engineering & Performance，2016，25（7）：2570-2575.

（作者单位：广东羚光新材料股份有限公司）