中国粉体网讯
流延成型最早是由Glenn N. Howatt提出并用于陶瓷产品的制备，于1952年申请了专利。
流延成型又称为刮刀成型，它的基本原理是将具有合适黏度和良好分散性的陶瓷浆料从流延机浆料槽刀口处流至基带上，通过基带与刮刀的相对运动使浆料铺展，在表面张力的作用下形成具有光滑上表面的坯膜，坯膜的厚度主要由刮刀与基带之间间隙来调控。坯膜随基带进入烘干室，溶剂蒸发有机黏结剂在陶瓷颗粒间形成网络结构，形成具有一定强度和柔韧性的坯片，干燥的坯片与基带剥离后卷轴待用。然后可按照所需形状切割，冲片或打孔，最后经过烧结得到成品。
有机流延成型工艺流程图
流延浆料——流延成功的基石
流延浆料是由陶瓷粉料、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂等构成的一个复杂体系，其每一种添加物均有不同的作用，缺一不可，互相制约。
（1）陶瓷粉料
陶瓷粉料包括粉体以及适量添加剂，常用的陶瓷粉体有Al2O3、AlN、Si3N4、SiC、BeO等，是陶瓷坯片的主要成分，其决定了成品的机械性能、导热性、电阻率、介电性能、化学稳定性等。
（2）溶剂
粉体在流延过程中应像流体一样具有流动性，成型为二维薄片，为了达到这种成型效果，将粉体均匀地悬浮分散于液体中，这种液体被称为溶剂、介质或基体。作为流延浆料的溶剂应满足以下要求:（1）溶解浆料中的其他组分，并不与粉体发生反应，例如AlN浆料的制备过程中，需要考虑其与水的反应，所以传统流延工艺通常选用无水溶剂，而凝胶-流延成型的新工艺可实现AlN的水性流延。（2）粉体和其他添加剂分散均匀。（3）蒸发速度快且不危害人体和破坏环境。
一些常用溶剂的物理性质
（3）分散剂
分散剂通过防止粉料颗粒的沉降和凝聚，形成稳定的悬浮液，从而确保流延浆料的稳定性和均匀性。
（4）粘结剂
流延成型技术中，粘结剂是整个系统中最重要的有机添加剂。粘结剂在粉体之间构建一个三维网络，为陶瓷薄片提供强度和韧性，使薄片可以进行加工和保持形状。常用的粘结剂有聚乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、甲基纤维素等，选择的粘结剂必须能够溶解于溶剂中。
（5）增塑剂
增塑剂是指在干燥或半干燥状态下软化粘结剂的添加剂。与粘结剂相比，它们是分子量较低的有机物，可溶于同一种溶剂中。常用的增塑剂有甘油、聚乙烯和邻苯二甲酸二丁酯等。
除了浆料，其他工艺也马虎不得
1.除泡工艺
在球磨混合过程中，浆料和磨球的高速摩擦会产生大量能量，虽然这有利于将浆料充分混合，但同时也会产生大量气泡。这些气泡会导致流延片出现气泡等缺陷，因此除泡处理非常重要。
通常，除泡工艺通过除泡设备和消泡剂进行，其中除泡设备只能去除一部分气泡。仅靠除泡设备实现完全除泡难度过大，因此选择适当的消泡剂十分重要。消泡剂主要由活性成分、乳化剂、载体和乳化助剂构成。目前常用的消泡剂包括非硅型、聚醚型、有机硅型和醚改性有机硅型四种类型。
2.干燥工艺
浆料在膜带的牵引下，经过刮刀形成一层浆料薄层，等待溶剂的挥发即为干燥过程。由于浆料中含有大量的添加剂和溶剂，在干燥过程中陶瓷薄片生坯会表现出不同的干燥行为。干燥过程主要受以下两个因素控制：（1）溶剂在生坯表面的蒸发速率。（2）溶剂从生坯内部到表面的扩散速率。蒸发速率与干燥环境密切相关，而扩散速率与浆料体系有关，只有当两个因素达到相对平衡，才能得到无缺陷的陶瓷薄片。
流延成型过程缺陷的产生
1.坯片弯曲。坯片的弯曲通常有边缘弯曲、整体弯曲、翼状弯曲、反向弯曲等情况。当坯片在干燥过程中，上表面比边缘收缩较大，坯片边缘弯曲或整体弯曲，轻微的边缘弯曲在后续工序会被裁剪，所以此现象通常可忽略不计；而过大的边缘弯曲和整体弯曲会对后续流延生产造成严重影响，需要进行浆料制备配方调整或流延参数的改进。通常坯片的弯曲可能经历塑性变形的过程，解决坯片的弯曲问题可通过调整增塑剂或者加热空气来促进坯片的塑性变形，以此来改善坯片弯曲的问题。
坯片弯曲示意图
2.坯片裂纹。坯片在前期干燥过程中，当颗粒与颗粒之间的黏附力较大、应力释放机制不足以抵消干燥应力及当颗粒之间的黏附力小于与膜带的黏附力时，坯片很容易产生裂纹。常见的裂纹有中心裂纹、爪形裂纹、横向开裂等。
坯片裂纹示意图
参考文献：
陶近翁等，半导体陶瓷零部件的研究进展
崔唐茵等，流延成型技术制备陶瓷薄片的研究现状
邓佳威，高性能氧化铝陶瓷基板制备及性能研究
王贝等，影响流延成型陶瓷素坯质量的因素
