锂铝硅系低膨胀微晶玻璃的制备及性能研究

发布时间：2018-04-21 09:24

  本文选题：LTCC + 低热膨胀系数　； 参考：《电子科技大学》2017年硕士论文

【摘要】：在微电子技术迅猛发展的今天,电子元器件不断向小型化、多功能化、集成化的方向发展,电子器件的集成度越来越高,这对电路的封装材料要求也越来越高。锂铝硅微晶玻璃由于具有高抗弯强度、低热膨胀系数、良好的介电性能,因此具有作为LTCC封装材料的潜能。本文将其选作为研究对象,通过对配方和机理的研究,制备出符合要求的LTCC封装材料。本文采用熔融法制备锂铝硅微晶玻璃,研究了晶核剂、稀土氧化物掺杂对样品的晶相变化、微观结构、抗弯强度、热膨胀系数、介电性能的影响。研究表明,当ZrO_2+TiO_2复合掺杂的掺杂量不变,ZrO_2含量较高的样品拥有更高的抗弯强度和更好的机械性能;在锂铝硅微晶玻璃中外掺La_2O_3,能够提升样品的抗弯强度和热膨胀系数,La_2O_3掺杂量为0.2wt%时,抗弯强度达到163MPa,热膨胀系数为2.64×10-6/℃,综合性能最佳;在锂铝硅微晶玻璃中外掺1wt%Sm_2O_3,样品拥有最低的介电常数(7.9)和介电损耗(1.23×10-3)、最高的抗弯强度(162MPa),综合性能最佳,继续增加掺杂量会恶化样品的微观结构,影响样品的性能;在锂铝硅微晶玻璃中外掺Cr_2O_3,能够改善样品的微观结构、显著提高样品的抗弯强度,Cr_2O_3掺杂量为3wt%时,样品拥有最为致密的微观结构和最高的抗弯强度(208MPa),综合性能最佳。通过对锂铝硅微晶玻璃的掺杂改性研究,提升了样品的性能,最终得到了性能优异的LTCC封装材料。为了预测和控制微晶玻璃样品的热膨胀系数,本文借鉴已有的热膨胀系数计算模型,提出了氧化物法和晶相法两种热膨胀系数的计算方法。氧化物法从微晶玻璃配方的原材料入手,其计算值与实际测试值之间的误差很大;晶相法从微晶玻璃的组成入手,对残余玻璃相和各晶相分别进行了分析,得到的计算值与实际测试值相吻合,其误差在±15%以内,说明了可以通过控制微晶玻璃的析晶来调整热膨胀系数。本文对锂铝硅微晶玻璃的析晶动力学进行了研究,分别采用Kissinger分析法和Ozawa分析法计算了样品的析晶活化能E,得到了相近的计算结果。采用Ozawa分析法计算了析晶指数n,结果表明本实验中的微晶玻璃为整体析晶。
[Abstract]:With the rapid development of microelectronic technology, electronic components have been developing towards miniaturization, multi-function and integration. The integration of electronic devices is becoming more and more high, which requires more and more packaging materials. Because of its high bending strength, low thermal expansion coefficient and good dielectric properties, Li-Al-Si glass-ceramics have the potential to be used as LTCC packaging materials. In this paper, the LTCC packaging materials which meet the requirements are prepared by studying the formula and mechanism. Li-Al-Si glass-ceramics were prepared by melting method. The effects of nucleating agent and rare earth oxide doping on the crystal phase change, microstructure, bending strength, thermal expansion coefficient and dielectric properties of the samples were studied. The results show that the samples with higher content of ZrO_2 TiO_2 have higher flexural strength and better mechanical properties. The bending strength and thermal expansion coefficient of Li-Al-Si glass-ceramics are 163mpa and 2.64 脳 10-6 / 鈩，

本文编号：1781838