鋰鋁硅系低膨脹微晶玻璃的制備及性能研究.pdf

1、在微電子技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，電子元器件不斷向小型化、多功能化、集成化的方向發(fā)展，電子器件的集成度越來越高，這對(duì)電路的封裝材料要求也越來越高。鋰鋁硅微晶玻璃由于具有高抗彎強(qiáng)度、低熱膨脹系數(shù)、良好的介電性能，因此具有作為LTCC封裝材料的潛能。本文將其選作為研究對(duì)象，通過對(duì)配方和機(jī)理的研究，制備出符合要求的LTCC封裝材料。
　　本文采用熔融法制備鋰鋁硅微晶玻璃，研究了晶核劑、稀土氧化物摻雜對(duì)樣品的晶相變化、微觀結(jié)構(gòu)、抗彎強(qiáng)度、熱膨脹

2、系數(shù)、介電性能的影響。研究表明，當(dāng)ZrO2+TiO2復(fù)合摻雜的摻雜量不變，ZrO2含量較高的樣品擁有更高的抗彎強(qiáng)度和更好的機(jī)械性能；在鋰鋁硅微晶玻璃中外摻La2O3，能夠提升樣品的抗彎強(qiáng)度和熱膨脹系數(shù)，La2O3摻雜量為0.2wt％時(shí)，抗彎強(qiáng)度達(dá)到163MPa，熱膨脹系數(shù)為2.64×10-6/℃，綜合性能最佳；在鋰鋁硅微晶玻璃中外摻1wt%Sm2O3，樣品擁有最低的介電常數(shù)（7.9）和介電損耗（1.23×10-3）、最高的抗彎強(qiáng)度（16

3、2MPa），綜合性能最佳，繼續(xù)增加摻雜量會(huì)惡化樣品的微觀結(jié)構(gòu)，影響樣品的性能；在鋰鋁硅微晶玻璃中外摻Cr2O3，能夠改善樣品的微觀結(jié)構(gòu)、顯著提高樣品的抗彎強(qiáng)度，Cr2O3摻雜量為3wt%時(shí)，樣品擁有最為致密的微觀結(jié)構(gòu)和最高的抗彎強(qiáng)度（208MPa），綜合性能最佳。通過對(duì)鋰鋁硅微晶玻璃的摻雜改性研究，提升了樣品的性能，最終得到了性能優(yōu)異的LTCC封裝材料。
　　為了預(yù)測和控制微晶玻璃樣品的熱膨脹系數(shù)，本文借鑒已有的熱膨脹系數(shù)計(jì)算模型

4、，提出了氧化物法和晶相法兩種熱膨脹系數(shù)的計(jì)算方法。氧化物法從微晶玻璃配方的原材料入手，其計(jì)算值與實(shí)際測試值之間的誤差很大；晶相法從微晶玻璃的組成入手，對(duì)殘余玻璃相和各晶相分別進(jìn)行了分析，得到的計(jì)算值與實(shí)際測試值相吻合，其誤差在±15%以內(nèi)，說明了可以通過控制微晶玻璃的析晶來調(diào)整熱膨脹系數(shù)。
　　本文對(duì)鋰鋁硅微晶玻璃的析晶動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，分別采用Kissinger分析法和Ozawa分析法計(jì)算了樣品的析晶活化能E，得到了相近的計(jì)算結(jié)