流延成型工艺最早出现在 20 世纪 40 年代的第二次世界大战期间，当时军需材料严重短缺，无法生产云母电容器。流延成型（Tape casting），又称刮刀成型（Doctor blading 或 Knife coating），麻省理工学院的 Howatt 等人最早对流延成型进行了研究，1947 年首次公开报道了流延成型工艺用于生产用作电容器电介质的陶瓷薄片，并于 1952 年取得专利，流延成型开始应用于陶瓷电容器的工业生产。1967 年，Stetson 和 Gyurk 通过流延成型制备了氧化铝基片，用作薄膜电路、器件和集成电路的基板。与此同时，Schwartz 和 Kirkpatrick 与 IBM 公司合作利用流延工艺开发了一种用于计算机的多层电路板。发展至今，流延成型是目前生产陶瓷薄片常用的成型方法之一。艾邦建有陶瓷基板产业群，欢迎上下游企业加入微信群，长按识别二维码即可加入。
1.流延成型的工艺
流延成型是指在陶瓷粉料中加入溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂等成分，得到分散均匀的稳定浆料，在流延机上制得所需厚度薄膜的一种成型方法。
图 流延成型工艺流程
流延成型的工艺流程如图所示，主要包括制备浆料、球磨混合、成型、干燥、排胶和烧结等过程。首先将陶瓷粉体与分散剂加入溶剂(水或有机溶剂)中，通过球磨或超声波振荡打开颗粒团聚，并使溶剂润湿粉体，再加入粘结剂和增塑剂，通过二次球磨得到稳定、均一的浆料；经球磨和混合后，浆料中一般都会有一定量的空气，流延前必须进行真空除气；再将浆料在流延机上进行成型得到素坯；然后进行干燥，使溶剂蒸发，粘结剂在陶瓷粉末之间形成网状结构，得到一定强度和柔韧性的素坯膜；接着对素坯膜进行机加工（切割、打孔），得到所需要的特定形状；最后通过排胶和烧结处理得到所需要的成品。
图 LTCC生瓷带，摄于CMPE2024展浙江矽瓷展台
流延成型具有以下优点：
①可制备单相或复相陶瓷薄片材料；
②缺陷尺寸小；
③产品成分起伏小，性能稳定；
④生产效率高，可连续操作；
⑤均可大、小批量生产，适于工业生产；
⑥适于成型大型薄板陶瓷，容易制造各种尺寸和形状的坏体，保证坯体质量。
2.流延成型的分类
按浆料选用的溶剂及有机添加物不同，流延成型分为非水基流延（即有机溶剂流延）成型和水基流延成型。
表 常用的分散剂和粘结剂
1）有机流延
有机流延成型具有添加剂选择范围广，浆料粘度低，溶剂挥发快，干燥时间短，所得生坯内部结构均匀，表面平整，强度高，柔韧性好，便于切割和加工等优点，目前在工业生产和实验室中得到广泛应用。
有机溶剂流延成型采用的是具有一定毒性的有机溶剂（苯、甲苯、二甲苯、丁酮等），对环境的污染较为严重，且危害身体健康，成型后坯体中仍存有大量的有机物，后期的排胶过程容易引起坯体开裂及变形；干燥过程中，陶瓷粉体发生沉降，坯体上下表面形成密度梯度，且上表面易产生裂纹，光泽度差。
2）水基流延
水基流延以水作为溶剂，以水溶性高分子作为粘结剂，克服了有机流延体系对环境有危害、成本高、成品密度低等缺点，适合应用于大规模生产。但水基流延体系存在主要问题：
① 水的挥发速度慢，流延膜片不易干燥，特别不适合较厚坯片的流延；
②干燥收缩过程中各向异性明显，容易引起开裂；
③由于氢键的存在，粉体多团聚；
④流延的坯片柔韧性较差，强度不高，容易出现裂纹缺陷；
⑤有些陶瓷粉末如氮化铝等会与水发生水合反应，影响浆料的流变性及最终的坯体成分。
因此，水基流延浆料的制备尤为重要，需要选择合适的粘合剂、增塑剂以及流延工艺参数。
图 SOFC电解质流延成型，来源：Jülich
随着流延成型技术的不断改进和完善，近年来研究和开发了凝胶流延成型、紫外引发聚合流延成型、等静压流延成型等一系列特殊的流延成型方法。
3.流延成型的应用
流延成型法由于具有设备简单、可连续操作、生产效率高、坯体性能均一等特点，已成为制备大面积、超薄陶瓷基片的重要方法，被广泛应用在电子工业、能源工业等领域，如制备电子封装用 Al2O3、AIN、Si3N4 等陶瓷基板，压电陶瓷膜片，结构陶瓷薄片，多层电容器（MLCC）的介质膜片、高低温多层共烧陶瓷（HTCC/LTCC）的生瓷带，固体燃料电池（SOC）的电解质薄膜等。
资料来源：
1.流延成型技术的研究进展，谢雨洲,等.
2.陶瓷薄片的流延成型工艺概述，宋占永,等.
3.结构陶瓷，谢志鹏.
11月22-30日，第二届陶瓷封装产业论坛将于石家庄举办，届时，河北东方泰阳总经理吴昂先生将做《电子封装陶瓷基板流延成型工艺及装备》的主题报告演讲，为行业带来国产先进流延解决方案。欢迎各位行业朋友与会交流！
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第二届陶瓷封装产业论坛
The 2nd Ceramic Packages Industry Forum
2024年11月22-23日
河北·石家庄
河北翠屏山迎宾馆
HeBei Cuipingshan Guesthouse
地址：石家庄市鹿泉区迎宾馆街8号
一、会议议程
会议签到
11月21日
14:00-18:00
会议签到
11月22日
07:30-08:45
会议签到
会议报告
大会主席兼报告嘉宾主持人：周水杉 研究员 中国电子科技集团公司第13研究所
11月22日
时间
演讲主题
演讲嘉宾
08:45-09:00
开场
艾邦创始人 江耀贵
09:00-09:30
系统级封装（SiP）用陶瓷基板技术研发与产业化
华中科技大学 教授/武汉利之达科技 创始人 陈明祥
09:30-10:00
超快激光AOD技术颠覆HTCC/LTCC精密钻孔
德中(天津)技术 战略发展与市场总监 张卓
10:00-10:30
茶歇
10:30-11:00
厚薄膜混合型HTCC工艺技术的开发
六方钰成 董事长 刘志辉
11:00-11:30
高可靠封装的机遇与挑战
睿芯峰 副总经理 陈陶
11:30-12:00
电子封装陶瓷基板流延成型工艺及装备
河北东方泰阳 总经理 吴昂
12:00-13:30
午餐
13:30-14:00
基于陶瓷材料在半导体器件封装技术领域的应用
北京大学东莞光电研究院 郑小平 研究员/项目总监
14:00-14:30
B-Stage胶与芯片等温空腔封装工艺设备及其特点
佛大华康 高级工程师 刘荣富
14:30-15:00
薄膜技术在电子封装中的应用
七星华创微电子 工程师 任凯
15:00-15:30
Ceramic seed layer metallization 陶瓷种子层金属化工艺技术
友威科技 经理 林忠炫
15:30-16:00
茶歇
16:00-16:30
无铅玻璃浆料在陶瓷和半导体封接中的应用
上海越融科技 总经理 崔炜 博士
16:30-17:00
高性能氮化硅陶瓷产业技术和应用发展现状
中材高新氮化物陶瓷 首席专家 张伟儒
17:00-17:30
信诺超分散剂在粉体材料纳米化及氮化硅陶瓷浆料中的应用
嘉智信诺 董事长 陈永康
17:30-18:00
高品质氮化硅粉体燃烧合成技术新进展
中国科学院理化技术研究所/中科新瓷 高级工程师/总经理 杨增朝
18:00-21:00
答谢晚宴
11月23日
时间
演讲主题
演讲嘉宾
09:00-09:30
传感器技术的发展及陶瓷封装的应用趋势
郑州中科集成电路与系统应用研究院 先进封测中心主管 周继瑞
09:30-10:00
钙钛矿型铁电介质陶瓷开发及应用
电子科技大学 唐斌 教授
10:00-10:30
陶瓷材料的玻璃连接工艺及机理研究
长春工业大学 副院长 朱巍巍
10:30-11:00
封接玻璃粉的开发与应用
天力创 项目经理 于洪林
11:00-11:30
集成电路陶瓷封装外壳仿真设计
电子科技大学 研究员 邢孟江
11:30-13:30
午餐
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原文始发于微信公众号（艾邦陶瓷展）：一文了解流延成型工艺技术
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