CaO-B2O3-La2O3/Al2O3体系LTCC流延浆料研究

来源 :中国建筑材料科学研究总院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:knwin
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CaO-B2O3-La2O3(CBL)玻璃体系是一种高频性能优越且潜力巨大的LTCC材料,具有很高的研究价值。由于CBL玻璃粉体粒径小、表面能高,易导致流延成型过程出现暗纹等流延缺陷;并且目前常用粘结剂体系会与CBL玻璃粉体产生凝胶化,烧结过程中粘结剂无法烧蚀完全,造成烧结基板致密化程度下降。针对以上问题,本论文选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为浆料粘结剂,通过研究CBL玻璃粉体表面改性和流延浆料有机组分优化两种方式,制备了稳定分散的流延浆料并流延成型得到性能优异的生瓷带,为CBL系LTCC材料拓展了应用,提供了技术支撑。以改变玻璃粉体表面特性为目的,在不加入分散剂的基础上采用硅烷偶联剂KH-570对CBL玻璃粉体进行表面改性。通过对不同预水解比例下的粉体改性效果进行研究,确立了最佳改性条件,明确了改性粉体对浆料动力学稳定性和流变性能的影响,阐述了玻璃粉体的表面改性机理。结果表明,在最佳改性条件下加入2 wt.%KH-570,粉体在溶剂中相对沉降系数明显提升至0.57,流延浆料粘度下降至1500 m Pa·s;与未改性或偶联剂添加量过多相比,流延浆料稳定分散,可流延成型得到均匀的、与导体银浆共烧匹配良好的生瓷带。以流延浆料有机组分优化为目的,系统研究了蓖麻油、BYK-22552、聚乙烯吡咯烷酮、TEGO-700四种分散剂对流延浆料分散性的影响,讨论了浆料流变性能、固相体积分数以及沉降性能的变化,表征了四种不同分散剂的锚固基团,分析了各自的分散机理。结果表明,当采用含量为2 wt.%TEGO-700分散剂时,流延浆料粘度最小,沉降性能优异;处于流延成型最佳粘度2000 m Pa·s时,该浆料具有最大的固相体积含量37.1 vol.%;流延成型得到的生瓷带厚度均一;烧结得到的基板材料表面无气孔、裂纹等明显缺陷。针对流延浆料流变性能,在添加2 wt.%TEGO-700分散剂的基础上,进一步研究了浆料中增塑剂邻苯二甲酸二辛酯与粘结剂PMMA的比例(P/B)对流延浆料的影响。实验结果表明,当粘结剂含量达到最佳值10 wt.%时,随着增塑剂含量的增加,浆料触变性能先升高后降低,在线性粘弹区内逐渐变化为粘流性流体特性,结构恢复比例先增加后减小,最大恢复比例达到47.679%。当增塑剂含量增加至P/B=0.6时,生瓷带拉伸强度(//)3.34 MPa与断裂伸长率(//)22.4155%达到最佳结合点,烧结基板致密化程度高,抗弯性能达到最大值222.784 MPa;生瓷带与导体银浆共烧匹配性好,烧结后没有发生明显银扩散现象。
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