随着科技的进步,1950年代的发明使得电子产品的发展达到了新高峰。其中,多层陶瓷薄膜的制造工艺,特别是胶带铸造(Tape Casting),在这个变革中扮演了重要角色。这篇文章将带您深入探讨胶带铸造技术的历史、制造过程与其在现代电子产品中的应用。
胶带铸造被广泛应用于薄陶瓷片的制造,从陶瓷悬浮液开始,将其铸造成薄片,再经过干燥和烧结的过程。
胶带铸造技术最早于1947年被描述为一种大规模生产陶瓷电容器的方法。当时的描述提到:「一台机器被设计用来将含树脂粘合剂的陶瓷悬浮液挤出到运动带上,干燥后的薄片足够强韧,可以剥离并切割成任何所需的平面形状。」这一技术的发展,是推动电子元件更小型、高效能的过程中不可或缺的一环。 1960年出现了多层胶带铸造的专利,1996年则首次铸造出厚度不到5微米的薄片。
胶带铸造的过程可分为几个关键步骤,首先是悬浮液的准备,通常使用陶瓷粉、溶剂、分散剂、粘合剂等多种添加剂混合而成。接着,将这些悬浮液铺展到一个平坦的表面上,形成所需厚度的薄膜。这一阶段称为铸造,随后经过干燥,制成的干燥薄膜被称为绿色薄片。
这一阶段至关重要,确保薄膜保持其形状和完整性。
后续步骤包括切割与冲压,把干燥后的绿色薄片切割成所需形状。随后,这些薄片可以依据要求进行层叠和压合,最终经过高温烧结以达到可用的强度及导电性。
在胶带铸造过程中,原材料的选择对于最终产品的性质十分关键。陶瓷粉是主要材料,其合适性影响薄膜的性能。而用于制造悬浮液的溶剂、粘合剂等成分,则要与陶瓷粉的性质相容。这一过程中的每个成分都会影响到流变特性,进而影响最终产品的质量和性能。
在干燥过程中,干燥的薄片只能从一面干燥,这意味着需要控制溶剂的挥发以避免翘曲或裂纹的产生。这一阶段的干燥技术相当重要,因为不均匀的干燥会对薄片的性能造成不利影响。
目前,胶带铸造已被广泛应用于多种电子器件的生产中,包括陶瓷电容器、聚合物电池、光伏电源、熔融碳酸盐燃料电池的电极等。其能力使得薄至5微米的膜片成为可能,为无数创新提供了基础。
多层陶瓷薄膜的发展,无疑为电子产品的未来打下了坚实的基础。
随着技术的进步,我们不禁要问:未来的电子产品会如何利用这些先进的材料技术,创造出更为惊人的应用?