基于电空间稳定机制与烧结工艺优化的3D打印氧化铝陶瓷性能调控研究及其在电子封装中的应用

本研究针对5G及大功率电子器件对高性能氧化铝陶瓷封装基板的需求，通过优化光敏树脂与分散剂配比开发低粘度浆料，结合烧结添加剂(ZrO2/SiO2/Y2O3)与烧结工艺协同调控，成功制备出固含量达88 wt%的氧化铝陶瓷，最高抗弯强度达138.17 MPa，为电子封装增材制造提供重要理论支撑。

　　

随着5G技术和大功率电子器件的发展，高性能氧化铝陶瓷封装基板需求激增。传统制造工艺存在高能耗和形状限制等问题，而增材制造技术（DLP 3D打印）则面临层间结合弱和机械性能不足的挑战。本研究通过优化光敏树脂与分散剂（BYK-110和KH-570）的比例，开发出低粘度氧化铝浆料。借助烧结添加剂（ZrO₂、SiO₂、Y₂O₃）与烧结工艺的协同作用，系统研究了高固含量氧化铝陶瓷的制备与性能调控机制。结果表明：当光敏树脂:BYK-110:KH-570比例为6:1:7时，浆料粘度最低（0.7377 Pa·s），成功制备出固含量达88 wt%的氧化铝陶瓷。使用2 wt% Y₂O₃作为烧结添加剂的样品在所有烧结工艺中均表现出最高抗弯强度。当最高烧结温度和再烧结温度均达到1650°C时，抗弯强度峰值达138.17±17.89 MPa。在1450°C最高烧结温度下，氧化铝陶瓷综合性能最优：以SiO₂为添加剂时收缩率最低（X向:3.84±0.25%，Y向:4.79±1.33%，Z向:4.17±0.87%），开孔率最高（21.95±0.3%），体积密度最大（3.52±0.07 g/cm³），且抗弯强度充足（91.50±7.94 MPa）。该研究为电子封装领域高固含量氧化铝浆料的成分设计和工艺优化提供了理论依据。作者声明无利益冲突。