微波单片陶瓷电路用高平整BeO基板研究

发布时间：2017-06-09 16:10

  本文关键词：微波单片陶瓷电路用高平整BeO基板研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：氧化铍陶瓷基板因其具有高热导率、良好的介电特性和理化性质被广泛应用于大功率模块的封装、电真空器件和核工业领域。氧化铍属于陶瓷材料,受材料和工艺的限制,氧化铍陶瓷基板表面存在大量的气孔,粗糙度较大,导致制作在表面的薄膜器件和电极的完整性和功能受到不利影响,严重的甚至导致电路/器件失效,限制了氧化铍陶瓷基板在高密度微波电路和薄膜器件方面的应用。抛光虽然可以提高基板表面平整度,但是仍然会有气孔残留在基板表面,而且抛光成本过于高昂,因此,急需寻找一种可以以较低的成本来降低表面粗糙度的方法。本课题组具有多年的对陶瓷基板改性的技术和经验积累,本论文在此基础上,借鉴已有的对99氧化铝陶瓷基板的平整化改性技术,研究并开发了氧化铍陶瓷基板的改性技术。在不改变氧化铍陶瓷基板其他性质的前提下进行改性,根据热匹配理论,在99氧化铝陶瓷基板改性釉配方基础上,调整、设计出与氧化铍陶瓷基板热匹配、相对介电常数接近基板的改性釉配方。利用固相法制备改性釉熟料,制备出适用于丝网印刷工艺的浆料;改进丝网印刷工艺,采用丝网印刷工艺制备出具有一定厚度、表面平整的改性釉层。研究烧结制度对改性基板表面平整度的影响,制备出一批表面光滑平整、无气孔大颗粒等缺陷的改性基板。在10×10μm2范围内,实现表面粗糙度算术均值Ra为0.273 nm,峰谷值P-V为2.8 nm;在20×20 um2的范围内,Ra为0.5 nm;在100×100 um2的范围内,Ra为0.62 nm;在2000×2000 um2的范围内,Ra为31.68nm,改性后的氧化铍陶瓷基板的表面平整度可低至纳米甚至亚纳米尺寸。研究了平整化改性对基板介电性能、绝缘性、抗弯强度和热导率的影响,研究表明,改性几乎未对这四方面性能产生影响,平整化改性实现了在不改变基板其他方面性能的前提下,降低表面粗糙度。
【关键词】：氧化铍陶瓷基板 改性釉 表面平整度 烧结制度
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN454
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 基板的选型依据11-12
• 1.2.1 相对介电常数和介电损耗12
• 1.2.2 热膨胀系数12
• 1.2.3 热导率12
• 1.2.4 表面粗糙度12
• 1.2.5 体电阻率12
• 1.3 常用基板的简介12-15
• 1.3.1 氧化铝陶瓷基板12-13
• 1.3.2 氮化铝陶瓷基板13
• 1.3.3 蓝宝石基板13
• 1.3.4 氮化硅陶瓷基板13-14
• 1.3.5 氧化铍陶瓷基板14
• 1.3.6 基板的选定14-15
• 1.4 基板表面平整化常用方法15-16
• 1.4.1 抛光法15-16
• 1.4.2 涂层法16
• 1.5 基板平整化的研究现状16-17
• 1.6 论文研究内容17-19
• 第二章 实验条件与研究方法19-26
• 2.1 实验所用原料和仪器19-20
• 2.1.1 实验所用材料19
• 2.1.2 实验仪器19-20
• 2.2 氧化铍陶瓷基板平整化改性工艺流程20-21
• 2.2.1 高温釉料的制备20-21
• 2.2.2 丝网印刷浆料的制备21
• 2.2.3 利用丝网印刷制备改性涂层21
• 2.3 实验分析方法21-26
• 2.3.1 改性涂层的高温粘度分析21-22
• 2.3.2 热重-差热分析（TG-DSC）22-23
• 2.3.3 扫描电子显微镜（SEM）分析23-24
• 2.3.4 台阶仪分析24
• 2.3.5 原子力显微镜（AFM)分析24-26
• 第三章 改性涂层的制备研究26-37
• 3.1 改性涂层的配方设计26-31
• 3.1.1 改性涂层的配方设计的原则26-27
• 3.1.2 玻璃釉的主要成分及其作用27-29
• 3.1.3 改性釉设计的理论基础29-31
• 3.2 改性釉的制备研究31-36
• 3.2.1 改性釉生料热分析32-34
• 3.2.2 改性釉熟料的制备34-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第四章 99氧化铍陶瓷基板改性研究37-59
• 4.1 改性釉层的制备37-41
• 4.1.1 改性浆料的制备37-38
• 4.1.2 丝网印刷工艺制备改性釉层38-39
• 4.1.3 丝网印刷工艺流程39
• 4.1.4 丝网印刷效果的影响因素39-40
• 4.1.5 丝网印刷工艺的改进40-41
• 4.2 改性釉热膨胀系数对改性基板表面平整度的影响41-43
• 4.3 烧结制度对改性基板表面平整度的影响43-53
• 4.3.1 烧结制度对小范围平整度的影响45-47
• 4.3.2 烧结制度对大范围平整度的影响47-53
• 4.4 改性基板中缺陷的改进措施53-57
• 4.4.1 改性釉中气泡的改善措施53-54
• 4.4.2 改性釉中杂质的改善措施54-55
• 4.4.3 改善工艺后的基板改性结果55-57
• 4.5 改性基板表面平整度的验证57-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章 基板改性对基板理化性质的影响59-72
• 5.1 改性釉对基板介电性能的影响59-65
• 5.1.1 带状线法测基板介电性能的原理60-61
• 5.1.2 带状线法测基板介电性能的步骤61
• 5.1.3 改性釉对基板介电性能的影响61-65
• 5.2 改性釉对基板抗弯强度的影响65-68
• 5.2.1 基板抗弯强度测试原理65-66
• 5.2.2 基板抗弯强度测试步骤66-67
• 5.2.3 改性釉对基板抗弯强度影响的测试结果67-68
• 5.3 改性釉对基板绝缘性能的影响68-70
• 5.3.1 改性釉对基板绝缘电阻率的影响68-69
• 5.3.2 改性釉对基板击穿场强的影响69-70
• 5.4 改性釉对基板热导率的影响70-71
• 5.5 本章小结71-72
• 第六章 结论72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77
• 攻硕期间取得的研究成果77-78

【参考文献】

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本文编号：435977