论文总字数：20665字

摘 要

本论文对低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC）的技术简介、技术特点、发展现状和趋势、流延成型方法和缺陷等方面对低温共烧陶瓷进行了系统的描述，在此基础上，针对实验室热塑性生料带容易过于柔软以及后续热压叠合容易产生纵向收缩较大等实际问题，论文选择不同的粘结体系，研究其给生料带的各项性能造成的影响。

采用传统非水基流延法生产CABS玻璃的陶瓷生料带，通过改变粘结剂的含量，研究聚乙烯醇缩丁醛（PVB）和丙烯酸树脂两种粘结剂对流延带密度、微观形貌和介电性能的影响，从而得到最佳配比。实验结果表明：用PVB复合粘结体系流延成型的生料带密度整体上随着的小分子量PVB-5S的增加而增大，但在PVB含量为10wt%时，生料带的体积密度开始下降。用丙烯酸树脂为粘结剂制备的生料带致密程度整体相对于PVB要高一些，从体积密度的数据来看，丙烯酸树脂含量为8%的生料带体积密度最大，为2.16g/cm³。但使用PVB的生料带拉伸强度较丙烯酸树脂大。两种粘结剂的介电常数差不多。都在8.0左右。用丙烯酸树脂为粘结剂的烧成片介电损耗整体相对于PVB要低。使用两种粘结剂烧成片的体积密度也相差不大都在3.1 g/cm³ 左右。

关键词：低温共烧陶瓷 流延成型 粘结剂 PVB 丙烯酸树脂

Research on organic binder system and casting process of casting raw material tape

ABSTRACT

The low temperature co-fired ceramic (LTCC) technology has already become an integrated technology of electric components. As a new integrating and packing technology, it has successfully applied to the integrating technology of the passive component for its excellent high frequency、high Q and high speed transfer characteristics.

This paper systematically introduces aspects like the technical overview、technical features、 current research situation、technical future、tape-casting methods and its defects of the LTCC. On this basis, we study how different organic binder system affects the performance of casting raw material tape.

CABS ceramic is prepared by the traditional non-water-based casting method, changing the amount of binder to study how polyvinyl butyral (PVB) and acrylic resin affect the bulk density, micro morphology, dielectric properties of casting tape and to obtain the best ratio. The experimental results shows that with the bulk density of the 9wt% PVB ceramic sheet is higher than 7wt% PVB 、8wt% PVB and 10wt% PVB ceramic sheet and the dielectric loss is smaller, but the dielectric constant is a little higher. The sample prepared with 6% acrylic resin after firing can be achieved the maximum bulk density at 3.1g/cm³, a dielectric constant of about 8.19, a dielectric loss about 2.4 × 10^-3.

Key Words: LTCC; Tape casting; Binders; PVB; Acrylic resin

目 录

流延生料带用树脂粘结体系的探索 I

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 3

1.1 引言 3

1.2 LTCC技术的概况 3

1.2.1 LTCC技术简介 3

1.2.2 LTCC技术特点 3

1.2.3 LTCC基板材料 4

1.2.4 LTCC技术优势 4

1.2.5 LTCC国内外研究与发展现状 5

1.2.6 LTCC技术的发展趋势 6

1.2.7 LTCC技术存在的不足和解决途径 6

1.3 LTCC流延成型工艺 7

1.3.1 流延成型概述 7

1.3.2 非水基流延成型 7

1.3.3 其它流延成型工艺 8

1.4 流延成型过程中的问题 10

1.5 本论文研究内容 11

第二章 实验部分 12

2.1 实验原料 12

2.2 实验设备 13

2.3 实验内容 14

2.3.1 CABS玻璃粉料的制备 14

2.3.2实验原料选择 14

2.2.3实验流程 14

2.3 试样的测试与分析 15

2.3.1综合热分析 15

2.3.2体积密度测试 16

2.3.3试样微观结构分析 16

2.3.4介电性能的测试 16

第三章 不同量PVB对CABS玻璃/Al₂O₃陶瓷性能的影响 18

3.1不同量PVB对CABS玻璃/Al₂O₃陶瓷生料带的影响 18

3.1.1 PVB粘结体系对生料带密度以及微观性能的影响 18

3.1.2 使用PVB生料带热分解性能 19

3.1.3 PVB粘结剂对生坯烧成性能的影响 20

第四章 丙烯酸树脂作粘结剂对CABS玻璃/Al₂O₃陶瓷生料带的影响 21

4.1 不同丙烯酸树脂含量对生料带的致密性及微观形貌的影响 21

4.2 使用丙烯酸树脂粘结剂制备生料带的热分解性能 23

4.3 不同丙烯酸树脂粘结剂含量对生坯烧成与介电性能的影响 23

4.4 PVB与丙烯酸树脂两种粘结剂实验结果对比 25

4.4.1 排胶过程对比 25

4.4.2 生料带密度与拉伸强度 25

4.4.3 烧结式样形貌的不同 25

第五章 结论 26

参考文献 27

致 谢 30

第一章 绪论

1.1 引言

低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics，LTCC)技术，即LTCC是一种多层布线基板技术，它是多芯片组件（Multi-chip Module，MCM)技术中的一种。它是把没有烧结的流延陶瓷叠放从而而制成很多层的电路，里面具备相互连接的导体、部件还有电路，并将该结构烧成一个集成式陶瓷多层材料，然后在表面安装IC、LSI裸芯片等构成具有一定部件或系统功能的高密度微电子组件技术。它可将三大无源元器件（包括电阻器、电容器和电感器）及其各种无源组件（如滤波器、变压器等）封存于多层的布线基板当中，并与有源器件（如：功率MOS、晶体管、IC电路模块等）共同集合成为一个完整的电路系统。

总而言之，用这种技术可以成功地制造各种具有高技术的LTCC产品。目前，LTCC技术大量地被用于基板、封装和微波等材料，其中该种基板已用作第五代电子元件所用的基板，它已经时无源集成的主要方法，成为无源元件方面的发展方向和新的元件产业的经济增长点[¹]。

1.2 LTCC技术的概况

1.2.1 LTCC技术简介

目前LTCC材料主要的制备方法是加入低熔点玻璃或氧化物作为烧结助剂，进行液相活性烧结，即由大量玻璃相和陶瓷相组成的共同体系---玻璃陶瓷。低熔点的玻璃扮演助熔剂的角色，致使玻璃陶瓷复合材料的致密化，陶瓷的添加大部分被用来改善基板的机械强度、绝缘性和防止烧成时由于玻璃的表面张力所引起的翘起。材料的性能不仅与本身的材料体系有关，还与烧结时各种工艺的控制，如烧结升温时速度、烧结时温度、保温的时间等有关。

1.2.2 LTCC技术特点

1、导体材料为Cu、Ag、Au，使得介质损耗降低，Q值高，电路系统的品质因子高；

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