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高膨胀低温共烧陶瓷基板材料性能研究

夏冬  
【摘要】:封装电子元件需要性能稳定的陶瓷基板,当封装钢等高膨胀材料时,基板材料必须具备相匹配的高膨胀系数。本文分别采用微晶玻璃和玻璃/陶瓷复合材料的技术路线制备了高膨胀低温共烧陶瓷基板。通过DTA, XRD衍射等分析方法,首先研究了BaO-CaO-SiO2 (BCS)系统微晶玻璃的热学特性、热膨胀性能、析晶行为和介电性能,及晶核剂ZrO2、P5O2、TiO2对BCS系统玻璃析晶性能的影响。然后研究了BaO-Al2O3-B2O3-SiO2 (BABS)玻璃的热学性能,以及50%BaO-7.5%Al2O3-30%B2O3-12.5%SiO2 (mol%玻璃/二氧化硅复合材料的烧结性能,晶相组成,热膨胀系数和介电常数。 实验发现: (1)BCS玻璃具有较低的析晶温度,烧结温度和较高的热膨胀系数。组成为41%BaO-6%CaO-53%SiO2(mol%)的玻璃,在900℃保温10min.后,玻璃中析出主晶相为BaSi2O5晶体,密度为3.54,热膨胀系数为12.22×10-6/K,介电常数为6.6。 (2) BaO-Al2O3-B2O3-SiO2系统玻璃具有较低的转变温度和较高的热膨胀系数。以50%BaO-7.5%Al2O3-30%B2O3-12.5%SiO2玻璃与鳞石英晶体复合制备的低温共烧陶瓷基板具有较低的介电常数。该玻璃与鳞石英晶体以1:1的比例复合,在850℃/10min.烧结后的复合材料含有鳞石英和BaSi2O5晶体。该基板材料的气孔率为3.4%,热膨胀系数为12.18×10-6/K、介电常数为5.3。


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