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根据国内外电子封装对低温共烧陶瓷基板材料的性能要求,本文采用 X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、阻抗分析仪、热膨胀系数测试仪、热导率测试仪、抗折强度测试仪、显微硬度仪等分析测试设备,系统研究了新型系列玻璃/陶瓷复合材料的组成、烧结工艺与烧结性能、相组成、介电性能、热膨胀系数、显微硬度之间的内在关系;详细研究了 AlN引入量、热压工艺和烧结、热学性能、显微组织与力学性能的影响规律。主要结果如下: 系统研究了硼玻璃/硼酸铝陶瓷复合材料的组成和物理性能的关系。复合材料的介电常数、热膨胀系数和显微硬度随陶瓷含量的增加而增加,而介电损耗随之减小。烧结中石英和方石英的析出增加了材料的膨胀系数,但对材料的介电性能影响不大。硼酸铝对石英和方石英的析出有很强的抑制作用,并对复合材料的介电和热膨胀性能有益。添加10vol％硼酸铝能完全抑制硼玻璃/硼酸铝复合材料中石英和方石英的析出。700-1000℃制备的复合材料具有优良的综合性能,能够用于电子封装领域。 探讨了硼玻璃/硅灰石陶瓷复合材料的组成和物理性能的关系。复合材料的介电常数和显微硬度随陶瓷含量的增加而增加。烧结中方石英的析出增大了材料的膨胀系数,但对材料的介电性能影响不大。随着烧结温度的增高,方石英析出量都有较大的增加,增大了复合材料的膨胀系数。 采用真空热压法低温(≤1000℃)制备出AlN/堇青石玻璃陶瓷复合材料。详细研究了AlN及热压工艺对AlN/堇青石玻璃陶瓷复合材料烧结特性、介电性能、热学性能和力学性能的影响。结果表明:随AlN含量的增加,复合材料的致密度略有下降,介电常数和介电损耗逐渐增加。随热压温度提高,相对密度明显增加,介电常数和介电损耗都降低。增加保温时间可提高致密度。热膨胀系数和热导率随 AlN的增加而增加。AlN引入量不同的样品表现出不同的导热特性。抗折强度和断裂韧性随 AlN的增加逐渐增加。当 AlN引入量为40%时,抗折强度和断裂韧性都达到最大值,分别从基体的117MPa和1.27MPa.m1/2提高到212MPa和3.04MPa.m1/2。AlN与堇青石玻璃不发生化学反应,化学相容性好。 制备的样品具有低介电常数(5.6~6.6)、低介电损耗(≤0.18%)、与Si匹配的热膨胀系数(≈3.8×10-6K-1)、较高的热导率(6.5Wm-1K-1)、高的力学性能、良好的温度和频率稳定性,能够满足高密度电子封装的要求。