鈣硼硅低溫共燒陶瓷流延成型與性能研究.pdf

1、CBS(CaO-B2O3-SiO2)玻璃陶瓷以其優(yōu)越的介電特性，滿足高速、高密度封裝電路基片的發(fā)展需求，是一種理想的低溫共燒陶瓷(LTCC)材料，被廣泛的應(yīng)用于通訊、航空航天等領(lǐng)域。
　　 本文系統(tǒng)地研究了流延法制備CBS玻璃陶瓷系LTCC材料。選用實(shí)驗(yàn)室自制的CBS玻璃粉料作為流延介質(zhì)，該粉料能夠在900℃以下燒成、10GHz測(cè)試頻率下介電常數(shù)εr為6.5、介電損耗tanδ<2×10-3。通過(guò)調(diào)整不同的有機(jī)溶劑及其含量，探尋適

2、合于CBS玻璃粉料的有機(jī)流延體系，制備出大面積、光滑、平整的CBS生料帶，并研究了素坯的干燥過(guò)程及常見(jiàn)的缺陷。用不同的固含量進(jìn)行流延，討論固含量對(duì)流延素坯及CBS玻璃陶瓷基片性能的影響。采用DSC測(cè)試CBS玻璃的軟化溫度及析晶溫度，確定燒成溫度制度。采用XRD、SEM等手段分析材料的相組成和顯微結(jié)構(gòu)。采用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試樣品的介電性能。
　　 通過(guò)測(cè)試CBS漿料的流變性能，研究CBS玻璃粉料(平均粒徑小于5μm)在有機(jī)溶劑中的分散

3、效果，以確定最佳流延組分。加入蓖麻油有效地改善了CBS玻璃粉料在有機(jī)媒介中的流變特性。對(duì)于不同固含量的漿料，分散劑的最佳用量也有很大差異，隨著固含量的增加，分散劑的最佳用量也相應(yīng)增加。當(dāng)固含量為50wt％、蓖麻油用量為有機(jī)溶劑的3wt％時(shí)，漿料具有適合流延的較佳粘度。R(增塑劑/粘結(jié)劑)的最佳比值：0.5-0.8之間，其對(duì)應(yīng)的粘度范圍為1500-2000mPa·s，當(dāng)漿料球磨時(shí)間在12h左右，可以獲得良好的分散效果。以乙醇、二甲苯和異丙

4、醇(31wt％：13wt％：56wt％)的恒定組分混合物作為溶劑，蓖麻油作為分散劑、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)為粘結(jié)劑，鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)為增塑劑、CBS玻璃粉料作為固相，當(dāng)固含量為50wt％時(shí)，可以獲得均勻、粘度適中(1500-2000mPa·s)的流延漿料，能夠流延出大面積、光滑平整的生料帶。
　　 隨著固含量的增加，素坯的收縮率逐漸減小。從不同固含量的素坯SEM照片可以看出，隨著固含量的增加，素坯表面的孔隙率逐漸減小

5、，固含量為50wt％時(shí)，素坯的上、下表面基本一致，CBS粉料顆粒分布均勻，孔隙率較小，而固含量為55wt％的素坯下表面明顯優(yōu)于上表面，說(shuō)明在素坯的厚度方向上存在密度梯度。根據(jù)CBS玻璃的DSC圖譜，制定合適的燒成溫度制度曲線。隨著固含量的增加燒成試樣X(jué)軸方向上的收縮率逐漸減小，Y軸方向的收縮率曲線和X軸方向基本一致，Z軸方向的收縮率明顯低于X、Y軸方向收縮率。隨著固含量的增加，介質(zhì)損耗逐漸降低，介電常數(shù)在6.5左右，沒(méi)有發(fā)生明顯變化。對(duì)

6、流延素坯進(jìn)行疊層熱壓，隨著成型壓力的增加，試樣在X、Y和Z軸方向上的收縮率都呈減小的趨勢(shì)。添加了P2O5和ZnO的CBS玻璃陶瓷基片在800℃到880℃有著更高的體密度，試樣收縮率在14％左右。不同燒成溫度下的試樣介電常數(shù)隨溫度的變化很小。燒成溫度從820-860℃，試樣的密度在2.5g·cm-3左右。在820℃時(shí)，密度最大，為2.52g·cm-3，熱膨脹系數(shù)在8×10-6℃-1左右(20-400℃)，抗折強(qiáng)度為100MPa，電阻率為2