CaO-B2O3-SiO2系高頻低損耗LTCC材料研究.pdf

1、低溫共燒陶瓷（LTCC）技術(shù)是一種新興的高密度集成封裝技術(shù)，在軍用電子、航空航天、無(wú)線通信等領(lǐng)域具有相當(dāng)廣闊的應(yīng)用前景。在眾多LTCC材料體系中， CaO-B2O3-SiO2（CBS）系LTCC材料具有較低的介電常數(shù)，高頻損耗低，在基于LTCC技術(shù)的軍用多芯片組件（MCM）中具有獨(dú)特的地位，該材料在國(guó)內(nèi)的發(fā)展還不成熟，已經(jīng)成為我軍信息化武器裝備發(fā)展的技術(shù)“瓶頸”。
　　論文針對(duì) CBS微晶玻璃系 LTCC材料的應(yīng)用需求，采用 DS

2、C、XRD、SEM等研究手段，研究了CBS玻璃成分組成（改變氧化硼含量和CaO/SiO2摩爾比）對(duì)CBS微晶玻璃性能的影響，初步探索了晶核劑（單獨(dú)摻雜TiO2和復(fù)合摻雜TiO2、ZrO2）對(duì)CBS微晶玻璃性能的影響，分析了CBS玻璃的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)和燒結(jié)工藝對(duì)CBS性能的影響。得到以下主要結(jié)論：
　　B2O3的含量對(duì)CBS的析晶特性、燒結(jié)特性與介電性能有重要影響。隨著B(niǎo)2O3含量的增加，CaSiO3晶相的析晶放熱峰峰值溫度逐漸升高，使

3、得CBS的燒結(jié)溫度升高；隨著B(niǎo)2O3含量的提高，CBS微晶玻璃的密度先增加后略減小，當(dāng) B2O3含量為14 wt％~16 wt%時(shí)，試樣密度達(dá)到最大為2.47 g/cm3，燒結(jié)致密化程度較高；隨著B(niǎo)2O3含量的提高，試樣的介電常數(shù)先增加后減少，在B2O3含量增至18 wt%時(shí)有最大值7.12，而介電損耗則逐漸降低，均略大于0.2%，當(dāng)B2O3含量為21 wt%時(shí)，介電損耗最小為2.09×10-3。
　　固定B2O3的含量為16.4

4、 wt%，改變CaO、SiO2的相對(duì)含量，對(duì)CBS的性能產(chǎn)生一定影響。隨著CaO/SiO2摩爾比的增加，CBS試樣的介電常數(shù)先增加后減少，最后又略微增加，但總體都在6左右波動(dòng)，而 CaO/SiO2摩爾比從1.06增至1.08時(shí)，介電損耗明顯降低，從3.49×10-3降到1.35×10-4，繼續(xù)增大CaO/SiO2摩爾比，試樣的介電損耗變化不大。
　　在CBS中摻雜TiO2和ZrO2后對(duì)其介電性能有重要影響。單獨(dú)添加1 wt%TiO

5、2后，介電常數(shù)略微下降，但其介電損耗卻大大降低，從2.45×10-3減至8.5×10-4，顯著改善了CBS微晶玻璃的介電性能；繼續(xù)增加TiO2含量，CBS試樣的體積密度進(jìn)一步減小，且玻璃相和氣孔增多，試樣的介電損耗上升。復(fù)合添加1 wt%TiO2和0.2 wt%ZrO2后，CBS試樣的密度和介電常數(shù)皆下降，介電損耗則大幅增加，而繼續(xù)增加ZrO2含量，玻璃相和氣孔增多，介電損耗進(jìn)一步增加，性能惡化。
　　同一燒結(jié)溫度下，隨著晶化時(shí)間