【摘 要】
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低温共烧陶瓷（LTCC）技术可以实现有源和无源元件高密度集成,是制备小型化、功能化和高可靠性电子元件的理想选择。LTCC技术涉及生瓷带、导体浆料、电阻浆料等材料的一体化共烧,材料间的共烧匹配性是实现元件功能和提升合格率的关键。目前国内外研究者关注的焦点在于,LTCC所用材料使用性能的调控,而对各层材料共烧行为的研究报道甚少。论文在开展Ca O–B2O3–SiO2（CBS）玻璃烧结行为研究的基础上,
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低温共烧陶瓷（LTCC）技术可以实现有源和无源元件高密度集成,是制备小型化、功能化和高可靠性电子元件的理想选择。LTCC技术涉及生瓷带、导体浆料、电阻浆料等材料的一体化共烧,材料间的共烧匹配性是实现元件功能和提升合格率的关键。目前国内外研究者关注的焦点在于,LTCC所用材料使用性能的调控,而对各层材料共烧行为的研究报道甚少。论文在开展Ca O–B2O3–SiO2（CBS）玻璃烧结行为研究的基础上,设计并制备出与之共烧的金导体浆料,揭示二者的共烧行为,对促进LTCC材料的研制与应用具有极其重要的意义。研究了Ca/Si与B2O3含量对CBS玻璃析晶行为、结构与烧结致密化程度的影响。结果表明:CBS玻璃烧结后析出的晶相主要为Ca SiO3和Ca B2O4。随着Ca/Si和B2O3含量的增加,玻璃析的晶能力与致密化程度呈现先增加后降低的趋势。当CBS玻璃中B2O3含量高于13.6 mol%时,在烧结过程中将出现两个烧结收缩峰,将不利于样品的致密化。以低软化点CBS玻璃和高软化点CBS玻璃复合制备了双体系CBS玻璃,并研究了其烧结行为。结果表明:与单一CBS玻璃相比,双体系CBS玻璃快速致密化窗口更宽且具有更缓和的烧结收缩过程。双体系CBS玻璃880°C烧结10 min后介电常数为6.14,品质因子Q×f值为10630,具有优异的微波介电性能。研究了金粉粒径、金粉含量、玻璃粉软化点与玻璃粉粒径,对金+玻璃复合体系烧结收缩行为与烧结致密化程度的影响。结果表明:增加金粉粒径,金+玻璃复合体系堆积密度与致密化程度单调递减,初始烧结收缩温度、烧结收缩量与最大烧结收缩速率增加。金粉含量增加,金+玻璃复合体系烧结收缩量、最大烧结收缩速率与致密化程度先增加后降低,初始烧结收缩温度呈现降低趋势。降低玻璃粉软化点将导致金+玻璃复合体系初始烧结收缩温度降低。降低玻璃粉粒径,金+玻璃复合体系致密化程度增加,初始烧结收缩温度降低。研究了CBS基板材料与金导体浆料共烧行为。结果表明:当金导体浆料初始烧结收缩温度远低于CBS基板材料时,共烧后厚膜金导体表面将出现直径约20μm的起泡。降低玻璃粉粒径,共烧后厚膜金导体导电性和引线键合强度,有增加的趋势。然而当玻璃粉粒径过低时,将导致共烧后的厚膜金导体表面起泡,起泡将大幅度降低厚膜金导体引线键合强度。金导体浆料与基板材料烧结收缩速率不一致,是导致金/陶瓷复合结构翘曲的原因。当基板开始软化后,金/陶瓷复合结构翘曲方向,将朝向金导体浆料与基板材料中,烧结收缩速率更高的一方。烧结致密化程度差且高温粘度较低的玻璃,在高温下将出现体积膨胀的现象。厚膜金导体中玻璃的高温反常膨胀,将诱发金/陶瓷复合结构共烧时界面处发生分层。为了提高厚膜金导体导电性和引线键合强度,研究了玻璃高温粘度、玻璃与基板材料高温润湿性和玻璃、金高温润湿性对厚膜金导体共烧后性能的影响。结果表明:玻璃高温粘度较低且与金高温润湿性较差时,共烧后厚膜金导体导电性更好。玻璃与基板材料高温润湿性较差且与基板材料高温润湿性较好时,厚膜金导体引线键合强度更高。选取高温粘度较低、与金润湿性差并且与基板材料（GT-1）润湿性好的玻璃（Glass-2）制备的金导体浆料（Au-Glass-2）共烧后厚膜金导体方阻为2.49 mΩ/sq,平均引线键合强度为10.22 g,具有最好的性能。
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