本文關(guān)鍵詞：摻雜鈣硼硅微晶玻璃制備及性能研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的快速發(fā)展,要求電子設(shè)備向高集成、高穩(wěn)定、低損耗的方向發(fā)展,對應(yīng)用于電子封裝技術(shù)中的LTCC基板材料提出更高要求。以開發(fā)符合市場需求的LTCC基板材料作為導向,探索新型材料體系和改性現(xiàn)有體系成為當今研究的熱點。CaO-B_2O_3-SiO_2系(CBS)微晶玻璃具有相對介電常數(shù)低、介電損耗小、和硅芯片熱膨脹系數(shù)相近、以及和金屬漿料匹配性良好、能夠減少高頻信號馳豫等特點,被廣泛應(yīng)用在微電子封裝領(lǐng)域中。然而,CBS系微晶玻璃仍存在燒結(jié)致密性不足、燒結(jié)溫度較高等問題,有待進一步研究。本文通過摻雜改性的方法,降低CBS玻璃燒結(jié)溫度,提升致密性；探尋不同添加劑提升CBS微晶玻璃致密性的機理,揭示添加劑對CBS玻璃相組成、微觀結(jié)構(gòu)及各種性能的影響規(guī)律；引入高熱導材料AlN對CBS玻璃熱導率進行改性,研究了AlN對CBS玻璃致密性和熱導率的影響規(guī)律,并采用摻雜助劑提高AlN+CBS復合材料致密性。(一)研究了ZrO_2摻雜的CBS微晶玻璃結(jié)構(gòu)和性能。結(jié)果表明：適量的ZrO_2可以降低CBS玻璃析晶溫度,使其在770℃析出α-CaSiO_3。ZrO_2作為網(wǎng)絡(luò)中間體氧化物可降低玻璃粘度,促進燒結(jié)致密。當wt(ZrO_2)小于7wt%, ZrO_2添加量增加有利于各項性能的改善；wt(ZrO_2)大于7wt%,由于玻璃網(wǎng)絡(luò)中間體數(shù)量增加,導致體積電阻率、介電強度和熱導率稍有下降。(二)研究了Al_2O_3摻雜的CBS微晶玻璃結(jié)構(gòu)和性能。結(jié)果表明：Al_2O_3可抑制β-CaSiO_3的析出,使β-CaSiO_3相向α-CaSiO_3相轉(zhuǎn)變,Al_2O_3在玻璃中以[AlO4]四面體和[AlO_3]3-八面體形式存在。燒結(jié)特性與各項性能與添加量和燒結(jié)條件密切相關(guān)。適量Al_2O_3降低CBS玻璃粘度,提高燒結(jié)致密性,降低燒結(jié)溫度,有效控制[AlO_3]3-八面體數(shù)量,防止介質(zhì)損耗增大。wt(Al_2O_3)=5%的CBS玻璃在800℃燒結(jié)30min后得到樣品的各項性能最優(yōu)。(三)研究了CBS+AlN復合材料的結(jié)構(gòu)和性能。結(jié)果表明：AlN可改變CBS析晶行為,隨AlN含量增加,β-CaSiO_3和Ca2SiO4轉(zhuǎn)變?yōu)镃aAl_2Si2O8相。50wt%AlN+50wt%CBS在900℃燒結(jié)30min的樣品致密性最好。因受到致密性影響,AlN提高熱導率程度有限。適量引入LiF和Al_2O_3可提升CBS+AlN復合材料致密性,但LiF使試樣介電損耗急劇增大。
【關(guān)鍵詞】：LTCC CaO-B_2O_3-SiO_2 微晶玻璃 添加劑 介電性能
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ171.733
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 引言11
• 1.2 LTCC技術(shù)簡介11-12
• 1.3 LTCC技術(shù)特點12-13
• 1.4 LTCC基板材料分類13-16
• 1.4.1 微晶玻璃系13-15
• 1.4.2 玻璃+陶瓷系15-16
• 1.4.3 單相陶瓷系16
• 1.5 LTCC基板材料的性能參數(shù)及其物理基礎(chǔ)16-22
• 1.5.1 電介質(zhì)極化機制16-18
• 1.5.2 電介質(zhì)極化強度與極化率18-19
• 1.5.3 介電常數(shù)和介質(zhì)損耗19-20
• 1.5.4 介電強度及體積電阻率20-21
• 1.5.5 電介質(zhì)的熱導率及熱膨脹系數(shù)21-22
• 1.5.6 電介質(zhì)材料的機械性能22
• 1.6 LTCC制備技術(shù)22-23
• 1.6.1 LTCC降溫方法22-23
• 1.6.2 LTCC燒結(jié)工藝23
• 1.7 LTCC的國內(nèi)外研究進展23-25
• 1.8 研究背景與立題依據(jù)25-27
• 第二章 實驗過程及分析測試方法27-35
• 2.1 實驗原料27
• 2.2 樣品制備27-29
• 2.2.1 玻璃制備28
• 2.2.2 微晶玻璃燒結(jié)制備28-29
• 2.3 樣品測試29-35
• 2.3.1 密度測試29
• 2.3.2 X射線衍射分析測試(XRD)29
• 2.3.3 掃描電子顯微鏡分析測試(SEM)29-30
• 2.3.4 紅外光譜分析測試30
• 2.3.5 差熱分析測試(DTA)30
• 2.3.6 介電性能測試30-31
• 2.3.7 介電強度測試31
• 2.3.8 體積電阻率測試31-32
• 2.3.9 熱導率測試32
• 2.3.10 熱膨脹系數(shù)測試32-33
• 2.3.11 抗彎強度測試33-35
• 第三章 摻雜ZrO_2的CBS微晶玻璃制備及性能研究35-45
• 3.1 引言35
• 3.2 ZrO_2摻雜對CBS玻璃的結(jié)構(gòu)和晶化的影響35-37
• 3.3 摻雜ZrO_2的CBS玻璃的燒結(jié)致密特性和微觀結(jié)構(gòu)37-40
• 3.4 摻雜ZrO_2的CBS微晶玻璃的介電性能40-41
• 3.5 摻雜ZrO_2的CBS微晶玻璃的體積電阻率和介電強度41-42
• 3.6 摻雜ZrO_2的CBS微晶玻璃的熱導率、熱膨脹系數(shù)和抗彎強度42-43
• 3.7 本章小結(jié)43-45
• 第四章 摻雜Al_2O_3的CBS微晶玻璃制備及性能研究45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 Al_2O_3摻雜對CBS玻璃的結(jié)構(gòu)和晶化的影響45-48
• 4.3 摻雜Al_2O_3的CBS微晶玻璃的燒結(jié)致密特性和微觀結(jié)構(gòu)48-51
• 4.4 摻雜Al_2O_3的CBS微晶玻璃的介電性能51-52
• 4.5 摻雜Al_2O_3的CBS微晶玻璃的體積電阻率和介電強度52-53
• 4.6 摻雜Al_2O_3的CBS微晶玻璃的熱導率、熱膨脹系數(shù)和抗彎強度53-54
• 4.7 本章小結(jié)54-57
• 第五章 CBS+AlN復合材料制備及性能研究57-69
• 5.1 引言57
• 5.2 CBS+AlN復合燒結(jié)特性和微觀結(jié)構(gòu)57-61
• 5.3 CBS+AlN復合材料的物相分析61-62
• 5.4 CBS+AlN復合材料的介電性能62-63
• 5.5 CBS+AlN復合材料的體積電阻率和介電強度63-64
• 5.6 CBS+AlN復合材料的熱導率、熱膨脹系數(shù)和抗彎強度64-65
• 5.7 摻雜助劑對CBS+AlN復合燒結(jié)的影響65-68
• 5.7.1 LiF對CBS+AlN復合樣品密度和介電性能的影響65-67
• 5.7.2 Al_2O_3對CBS+AlN復合樣品密度和介電性能的影響67-68
• 5.8 本章小結(jié)68-69
• 第六章 全文總結(jié)69-71
• 參考文獻71-77
• 致謝77-79
• 個人簡歷79-81
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文與取得的其他研究成果81

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