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摘 要

微电子技术的发展促使着器件和组件趋向小型化发展，特别是在5G时代下，微波毫米波通信行业对材料的各项性能要求更为苛刻，如高频信号传输性能，低介电常数等。CABS（钙铝硼硅）/氧化铝系玻璃-陶瓷具有着较低的介电常数，低损耗等优异性能。在微电子封装领域广泛被使用^[1]。本实验研究了CABS玻璃/Al₂O₃复合材料中CaO含量对CABS玻璃/Al₂O₃复合材料的收缩率，烧结和介电性能的影响，以及流延过程中控制PVB粘结剂含量得到了最优的PVB粘结剂添加量。实验结果表明当陶瓷粉料球磨时间为24 h，加入PVB粘结剂为9.5 wt%，CaO含量为9.0 wt%，在850℃下烧结15min时，CABS玻璃/Al₂O₃复合材料的性能最好，得到陶瓷烧片密度是3.15g·cm^-3，其介电损耗值为1.9×10^-3，介电常数值为7.99。

关键词：CBAS玻璃 LTCC 流延性能 烧结性能

Study on the tape casting and sintering properties of CABS glass composite ceramics

Abstract

The development of microelectronics technology promotes the miniaturization of devices and components. Especially in the a era of 5G, the microwave millimeter wave communication industry has more stringent requirements on various properties of materials, such as high frequency signal transmission performance and low dielectric constant. CABS/ Al₂O₃ glass-ceramic has low dielectric constant and low loss. It is widely used in the field of microelectronic packaging ^[1]. The effect of CaO content in CABS glass /Al₂O₃ composite on shrinkage, sintering and dielectric properties of CABS glass /Al₂O₃ composite was studied in this experiment, and the optimal addition of PVB binder was obtained by controlling the content of PVB binder in the process of flow delay. The experimental results showed that when the grinding time of ceramic powder ball was 24 h, PVB binder was 9.5wt %, CaO content was 9.0 wt%, and sintering at 850℃ for 15min, CABS glass /Al2O3 composite had the best performance, the ceramic firing density was 3.10g·cm^-3, the dielectric loss was 1.8×10^-3, and the dielectric constant was 7.99.

Key Words: CABS glass; LTCC; tape casting property; sintering property

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 LTCC概述 1

1.1.1 低温烧结技术的现状 1

1.1.2 低温共烧陶瓷的改进方向 2

1.2 流延成型工艺 2

1.2.1 溶剂 4

1.2.2 分散剂 5

1.2.3 粘结剂 6

1.2.4 塑化剂 7

1.2.5 添加剂对CABS玻璃复合陶瓷的性能影响。 9

1.3 论文的提出和研究意义 10

第二章 实验部分 11

2.1 实验原料 11

2.2 实验设备 11

2.3 实验内容 12

2.3.1 制备CABS玻璃粉末 12

2.3.2 CABS复合陶瓷制备 13

2.3.3 生瓷带性能测试 15

第三章 数据处理与讨论结果 16

3.1 陶瓷密度、收缩率影响因素 16

3.1.1 CaO含量对CABS玻璃/Al₂O₃陶瓷性能影响 16

3.1.2 不同含量粘结剂对流延浆料的影响 18

3.2 CABS玻璃/Al₂O₃复合材料的介电性能影响因素 19

3.3 CABS玻璃/Al₂O₃复合材料与金属电极的共烧相容性 20

第四章 结论与展望 22

参考文献 23

致 谢 26

第一章 绪论

LTCC材料主要用于生产射频模块，例如天线、蓝牙、GPS等，因为LTCC材料本身的特点，多层次模块如谐振器、滤波器、电阻器等填埋其中，为了减少电导损耗，我们需要使用金、银、铜等低电阻金属材料作为导电材料，这就要求LTCC材料的烧结温度降低至与这类金属材料的共熔温度以下^[2]。CABS玻璃/陶瓷复合材料有着优异的力学、热、电性能，并且与银电极相容性良好，可以成为低温共烧陶瓷的备选材料^[3]。

1.1 LTCC概述

低温共烧陶瓷的定义是把多层的陶瓷基板材料每层印刷电路图形叠合层压最终共同烧结，利用用低温下可以共同烧结的陶瓷与金属导体在900℃以下共烧，制备出层层重叠集成化高的无源器件。因为低温共烧陶瓷在900℃下烧结，在金属导体的熔点之下，所以我们可以使用金、银等金属导体在陶瓷基板上制作电路图形与陶瓷同时烧结，制成具有低电导损耗、介电损耗、介电常数的无源电子器件，低介电常数、低电导损耗等性能可以使电子元器件模块间的信号传输速率大大提升，因此LTCC在高频电子器件领域有着广泛前景^[4,5]。

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