LTCC基板用玻璃陶瓷材料的制備及性能.pdf

1、根據(jù)最近國內(nèi)外低溫共燒陶瓷材料(LTCC)的研究進(jìn)展和電子封裝技術(shù)對LTCC材料的要求,本文采用X-射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、差熱分析儀(DTA)、阻抗分析儀、熱膨脹系數(shù)儀等分析儀器,系統(tǒng)研究了CaO-B203-Si02(簡稱CBS)玻璃/陶瓷復(fù)合材料和CaO-Al203-Si02-B203(簡稱CASB)微晶玻璃的組成和燒結(jié)特性、晶化、微結(jié)構(gòu)、介電性能、熱膨脹特性、顯微硬度等的內(nèi)在關(guān)系;針對CASB玻璃流延成型的

2、漿料及工藝進(jìn)行了初步探討。結(jié)果如下:
　　系統(tǒng)研究了CBS玻璃/堇青石(或硅灰石)復(fù)合材料的組成對性能的影響。CBS玻璃/堇青石復(fù)合材料的介電常數(shù)和熱膨脹系數(shù)隨堇青石陶瓷含量的增加而減小,顯微硬度隨堇青石陶瓷含量的增加而增加。堇青石的加入抑制了CBS玻璃中石英的析出。鈣長石數(shù)量隨堇青石含量和燒結(jié)溫度的增加而增加,沒有惡化材料的物理性能。CBS玻璃/硅灰石復(fù)合材料的介電常數(shù)隨硅灰石含量的增加而稍微減小,顯微硬度隨硅灰石含量的增加而增

3、加。硅灰石的加入改變了CBS玻璃的組成,抑制了方石英和鈣硼石的析出,有利于生成硅灰石相。低溫?zé)Y(jié)(≤1000℃)成功制備出CBS玻璃/堇青石(硅灰石)陶瓷復(fù)合材料。其相對密度、介電常數(shù)、介電損耗和熱膨脹系數(shù)分別為96％、5~6、0.15%~0.4%和4.2l~7.25×10-6/℃。
　　系統(tǒng)研究了玻璃組成對CASB玻璃析晶性能的影響,引入了k(T)判據(jù)判斷各氧化物對玻璃析晶特性的影響:隨著CaO/Al203比的增加,CASB玻璃

4、轉(zhuǎn)變溫度和析晶放熱峰溫度逐漸降低,而且析晶放熱峰變得尖銳;降低了玻璃的析晶活化能,增大了析晶速率常數(shù)k(T),有利于玻璃的析晶,并促進(jìn)了硅酸鈣的析出。在CaO/Al203不變的基礎(chǔ)上,隨Si02量的增加,CASB玻璃轉(zhuǎn)變溫度和析晶放熱峰溫度移向高溫,使玻璃的析晶網(wǎng)難,但降低了熱膨脹系數(shù)和介電常數(shù)。隨著Si02/Ca0比增大,析晶峰變得平緩,析晶放熱峰溫度逐漸升高,增加了玻璃的析晶活化能,降低了析晶速率常數(shù)k(T)。Si02/Ca0不變的

5、基礎(chǔ)上,隨Al203量的增加,燒結(jié)溫度降低,促進(jìn)了莫來石的析出。所研究的以鈣長石為主晶相的CASB微晶玻璃具有低燒溫度(900-1000℃)、適中的介電常數(shù)(6.9~7.5)、低介電損耗(≤O.I%)、小的介電常數(shù)溫度穩(wěn)定性(66~113×10-6/℃)和低的熱膨脹系數(shù)(3.8~4.5×10-6/℃),有望用于電子封裝領(lǐng)域。
　　研究各種有機(jī)添加劑(如溶劑、分散劑、粘結(jié)劑和增塑劑)在流延漿料中的作用、機(jī)理及選擇原則。選定合理的溶劑