ZnO-B2O3-SiO2玻璃-陶瓷的LTCC技術(shù)研究.pdf

1、低溫共燒陶瓷技術(shù)(LTCC)是近年來微電子封裝領(lǐng)域中發(fā)展最迅速的分支。為滿足節(jié)能、低成本的需求，并希望能和半導(dǎo)體器件、金屬、甚至塑料實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的集成度，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多功能封裝，這就要求介質(zhì)陶瓷的燒結(jié)溫度低于700℃，甚至更低。由此，具有超低溫共燒特性的新介電陶瓷吸引了研究者的關(guān)注。因此，開發(fā)出能滿足LTCC要求的工業(yè)化應(yīng)用的新型超低溫?zé)Y(jié)介質(zhì)陶瓷具有重要的意義。
　　本文制備了以3ZnO-2B2O3(3Z2B)玻璃作為基質(zhì)，SiO

2、2作為陶瓷填充相的3Z2B玻璃基超低溫?zé)Y(jié)陶瓷。研究討論3Z2B玻璃和SiO2配比、燒結(jié)溫度對(duì)其物相組成、致密化過程、顯微結(jié)構(gòu)和介電性能的影響。實(shí)驗(yàn)中，采用X-射線衍射儀、掃描電鏡、差熱分析、能譜等分析方法研究其結(jié)構(gòu)與性能，采用平行板電容法測(cè)試其介電性能。得到的主要研究成果如下:
　　(1)玻璃陶瓷復(fù)合陶瓷樣品的燒結(jié)致密度隨燒結(jié)溫度的升高而增大，其致密化機(jī)制為液相燒結(jié)，SiO2添加量為5wt％-20wt％時(shí)可在小于700℃溫度下燒

3、結(jié)致密。在650℃燒結(jié)溫度下，隨著樣品中SiO2添加量增加，其介電常數(shù)減小，介電損耗降低。各組分樣品的介電損耗隨著燒結(jié)溫度的升高而降低，介電常數(shù)隨溫度升高而增大后趨于穩(wěn)定，其中SiO2添加量為15wt％時(shí)其燒結(jié)致密溫度為650℃，介電性能優(yōu)良，在1MHz頻率測(cè)試下的εr為6.1，tgδ為1.3×10-3。由于SiO2添加量的增加，燒結(jié)致密溫度也隨之升高，因此合理控制SiO2的添加量不僅能夠優(yōu)化3Z2B/SiO2玻璃陶瓷復(fù)合體系的介電性能

4、，并且能在較低的溫度實(shí)現(xiàn)玻璃陶瓷復(fù)合體系的超低溫?zé)Y(jié)。
　　(2)在650℃-700℃燒結(jié)的樣品中主要物相有α-Zn(BO2)2，Zn3B2O6，SiO2，3Z2B玻璃與添加物SiO2之間沒有發(fā)生明顯反應(yīng)，無硅酸鹽相生成，說明SiO2與3Z2B玻璃在燒結(jié)過程中不發(fā)生反應(yīng)。
　　(3)在與銀電極的共燒特性研究中，銀沒有與3Z2B/SiO2玻璃/陶瓷體系發(fā)生反應(yīng)，銀與3Z2B/SiO2玻璃陶瓷的接觸性良好，并且在樣品中也沒有發(fā)生

5、擴(kuò)散。
　　以性能較好的85％3Z2B-15％SiO2配比為無機(jī)粉料，采用流延工藝制備低溫共燒陶瓷生帶。研究了各有機(jī)組分和流延工藝參數(shù)對(duì)流延漿料的影響。配置了可用于流延的漿料，借助流延成型工藝制備了生瓷帶，通過燒結(jié)得到LTCC封裝材料。主要成果如下:
　　(1)漿料的分散穩(wěn)定性隨著分散劑的增加而得到改善，當(dāng)分散劑添加量為4wt％時(shí)分散效果最好，超過4％時(shí)分散效果變差，其原因是過多的分散劑又相互纏繞造成漿料的懸浮性變差。漿料的

6、粘度隨粘接劑的含量增大而增大，且隨著增塑劑的含量的增加，先減小后增大，當(dāng)增塑劑與粘接劑比值R為0.5時(shí)，漿料的粘度最低，流動(dòng)性最好。
　　(2)適合流延用漿料的最佳配方為:溶劑100-150wt％、磷酸三丁酯4wt％、粘接劑15wt％、R為0.5。其流延出的生帶平整光滑無裂紋，拉伸強(qiáng)度為2.2MPa。生帶燒結(jié)收縮率為20.21％。收縮率較大，其主要原因是漿料的固含量偏低，生帶中殘留的未揮發(fā)的溶劑較多，對(duì)燒結(jié)收縮率影響大，因此流延生