低温共烧玻璃陶瓷复合材料的制备及性能-材料加工工程专业论文.docxVIP

摘要 摘要 I万方数据 I 万方数据 摘要 根据国内外电子封装对低温共烧陶瓷基板材料的性能要求，本文采用 X-射线衍 射仪、扫描电子显微镜、阻抗分析仪、热膨胀系数测试仪、热导率测试仪、抗折强度 测试仪、显微硬度仪等分析测试设备，系统研究了新型系列玻璃/陶瓷复合材料的组 成、烧结工艺与烧结性能、相组成、介电性能、热膨胀系数、显微硬度之间的内在关 系；详细研究了 AlN 引入量、热压工艺和烧结、热学性能、显微组织与力学性能的 影响规律。主要结果如下： 系统研究了硼玻璃/硼酸铝陶瓷复合材料的组成和物理性能的关系。复合材料的 介电常数、热膨胀系数和显微硬度随陶瓷含量的增加而增加，而介电损耗随之减小。 烧结中石英和方石英的析出增加了材料的膨胀系数，但对材料的介电性能影响不大。 硼酸铝对石英和方石英的析出有很强的抑制作用，并对复合材料的介电和热膨胀性能 有益。添加 10vol%硼酸铝能完全抑制硼玻璃/硼酸铝复合材料中石英和方石英的析出。 700-1000℃制备的复合材料具有优良的综合性能，能够用于电子封装领域。 探讨了硼玻璃/硅灰石陶瓷复合材料的组成和物理性能的关系。复合材料的介电 常数和显微硬度随陶瓷含量的增加而增加。烧结中方石英的析出增大了材料的膨胀系 数，但对材料的介电性能影响不大。随着烧结温度的增高，方石英析出量都有较大的 增加，增大了复合材料的膨胀系数。 采用真空热压法低温（≤1000℃）制备出 AlN/堇青石玻璃陶瓷复合材料。详细研 究了 AlN 及热压工艺对 AlN/堇青石玻璃陶瓷复合材料烧结特性、介电性能、热学性 能和力学性能的影响。结果表明：随 AlN 含量的增加，复合材料的致密度略有下降， 介电常数和介电损耗逐渐增加。随热压温度提高，相对密度明显增加，介电常数和介 电损耗都降低。增加保温时间可提高致密度。热膨胀系数和热导率随 AlN 的增加而 增加。AlN 引入量不同的样品表现出不同的导热特性。抗折强度和断裂韧性随 AlN 的增加逐渐增加。当 AlN 引入量为 40%时，抗折强度和断裂韧性都达到最大值，分 别从基体的 117MPa 和 1.27MPa.m1/2 提高到 212MPa 和 3.04MPa.m1/2。AlN 与堇青石 玻璃不发生化学反应，化学相容性好。 制备的样品具有低介电常数（5.6～6.6）、低介电损耗（≤0.18%）、与 Si 匹配的热 膨胀系数(≈3.8×10-6K-1)、较高的热导率（6.5Wm-1K-1）、高的力学性能、良好的温度 和频率稳定性，能够满足高密度电子封装的要求。 关键词：低温共烧，玻璃陶瓷，复合材料，封装材料，介电性能，热学性能，力学性 能，烧结机理，强韧化机制 AB ABSTRACT II万方数据 II 万方数据 ABSTRACT According to the latest development and shortcoming of low temperature co-fired ceramic substrate materials (LTCCs), the effects of the additives and oxide replacement on glass structure ,sintering, phase compositions, dielectric properties, thermal expansion characterixzation and mechanical properties of cordierite-based glass-ceramics were investigated by using X-ray diffraction(XRD),scanning election microscope (SEM),a Hewlett-Packard(HP) AC impedance, a thermal property test apparatus and a mechanical property test apparatus and a mechanical property test apparatus. The influences of the ceramic content and sintering or hot-pressing temperature on firing, phase compostition, thermal expansion characterization, dielectric property, heat exchange behavior, microstructure and mechanical properties of new glass /ceramic systems