低溫共燒陶瓷厚膜制備及其受約束燒結(jié)致密化行為研究.pdf

1、近年來,隨著混合集成電路的發(fā)展,低溫共燒陶瓷(LTCC)成為研究的熱點(diǎn)。尤其是高性能、高精度電子產(chǎn)品的推廣,開展 LTCC厚膜受約束燒結(jié)致密化行為和相關(guān)理論研究勢在必行。本文以DuPont951(DU)、Ferro A6M(FE)和YinFeng8.5(YF)三種 LTCC材料為研究對象,研究了流延法制備銀峰LTCC厚膜的工藝;垂直燒結(jié)下DU、FE和YF三種LTCC厚膜受約束燒結(jié)致密化行為;以及硬質(zhì)基板上不同厚度YF厚膜受約束燒結(jié)致密化

2、行為。主要內(nèi)容如下:
　　本文對LTCC厚膜的流延工藝進(jìn)行了研究。通過實(shí)驗(yàn)分析比較,選用甲苯和無水乙醇按質(zhì)量比3︰2的比例混合配制成二元混合溶劑,最佳用量為粉體質(zhì)量的200％~220%;選用磷酸三乙酯為漿料的分散劑,當(dāng)其用量為粉體質(zhì)量的1%時(shí),分散效果最好;選用聚乙二醇(PEG)和鄰苯二甲酸二丁酯(DOP)為增塑劑,使用復(fù)合增塑劑后,粘度隨著DOP含量的增加而降低;選用PVB作為粘結(jié)劑,在玻璃板襯底上流延其最佳用量為粉體質(zhì)量的10

3、%,在氧化鋁基板襯底上流延其最佳用量為粉體質(zhì)量的8%。本文通過多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),確定的工藝參數(shù)為:一次球磨時(shí)間為24h,二次球磨時(shí)間為24h,真空除氣泡時(shí)間為20min。
　　本文實(shí)現(xiàn)了對 LTCC厚膜材料單軸粘度的準(zhǔn)確測量。根據(jù)厚膜材料燒結(jié)致密化的特點(diǎn),搭建了適合于觀測厚膜燒結(jié)致密化行為的光學(xué)非接觸式形變測試裝置。然后通過選用新穎的垂直燒結(jié)方式并設(shè)計(jì)制造垂直燒結(jié)樣品臺,直接測量出LTCC厚膜單軸粘度關(guān)于相對密度的函數(shù)。LTCC厚膜的

4、單軸粘度變化與相對密度的關(guān)系是非線性關(guān)系,在低密度區(qū)間展示出一個(gè)較低的數(shù)值,并隨著密度的增加其數(shù)值逐漸增大。最后根據(jù)Arrenhnuis方程計(jì)算出DU厚膜單軸粘度激活能,其數(shù)值290±47 kJ/mol。并且用Raj模型理論模擬的單軸粘度數(shù)值與我們實(shí)驗(yàn)測到的DU、FE、YF三種LTCC厚膜在整個(gè)密度范圍內(nèi)的數(shù)值有著很好的匹配度。
　　本文還實(shí)現(xiàn)了氧化鋁基板上YF厚膜受約束燒結(jié)致密化行為的測定。設(shè)計(jì)石英搖擺臂,實(shí)現(xiàn)對氧化鋁基板上厚膜