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电子基板材料是微电子技术的基础材料。在电子元件小型化和高密度组装的发展趋势下,基板材料必须具备更低的烧结温度和介电性能以满足要求。LTCC低温共烧技术正是这样发展趋势的产物。与高温共烧HTCC相比,LTCC具有布线密度大、介电常数低,特别是与硅的膨胀系数相匹配,在高频下具有明显的低损耗性能,在军事和民用领域都有着广泛的应用前景。
在适合于低温共烧LTCC的工艺中,本文选择烧结法制备微晶玻璃的技术路线,以CaO-B2O3-SiO2系统玻璃为基础,首先设计了3个系列9种玻璃配方,通过差热分析(DTA)、成分分析(XRF)、X-射线衍射(XRD)、宽频介电和阻抗仪等测试手段,系统地研究了玻璃组成、结构与性能之间的关系,从中选定出适合低温共烧的组成。尝试引入几种晶核剂,研究它们对该系统微晶玻璃晶相组成和性能的作用。在此基础上对烧结法制备CBS系统微晶玻璃的整个工艺过程进行了分析研究。
研究结果表明:在CBS系统的低硼高钙区的玻璃组成,析出是以硅灰石为主晶相,硼钙石和石英为次晶相的结构,通过烧结得到高致密性和低介电常数的样品,并实现900℃以下的低温共烧。晶核剂ZrO2的引入,有效地诱导硅灰石主晶相的析出,同时在一定范围内减少了玻璃的分相范围,降低了析晶温度。在烧结法微晶玻璃的工艺中,将粉体粒径选择在5~10 μm内,平衡排胶、收缩和析晶这三个过程在不同烧结温度进行,确保整个烧结过程顺利进行。