先进陶瓷材料及进展低介装置陶瓷资料.pptx

6-1低介装置瓷的基本知识低介装置瓷的基本知识6-2典型低介装置瓷典型低介装置瓷6-6低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷第六章第六章 低介装置陶瓷低介装置陶瓷 6-1 6-1 低介装置瓷的基本知识低介装置瓷的基本知识6-1-1低介装置瓷的概念低介装置瓷的概念 用用于于电电子子技技术术、微微电电子子技技术术和和光光电电子子技技术术中中起起绝绝缘缘、支支撑撑、保保护护作作用用的的陶陶瓷瓷装装置置零零件件、陶陶瓷瓷基基片片以以及及多多层层陶陶瓷封装等的瓷料。瓷封装等的瓷料。例例如如：高高频频绝绝缘缘子子骨骨架架、电电子子管管底底座座、电电阻阻器器基基片片、厚厚薄薄膜膜混混合合集集成成电电路基片、微波集成电路基片等。路基片、微波集成电路基片等。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础陶瓷基片陶瓷基片陶瓷封装陶瓷封装电子用陶瓷零件电子用陶瓷零件 6-1 6-1 低介装置瓷的基本知识低介装置瓷的基本知识第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-1-2 6-1-2 低介装置瓷的性能低介装置瓷的性能 1.1.电性能电性能电性能电性能：a、介电系数低，、介电系数低，10b、介电损耗小，、介电损耗小，tg 为为210-4910-6c、抗电强度高，、抗电强度高，10kv/mmd、绝缘电阻高，、绝缘电阻高，1012(20)2.机械性能：机械性能：a、抗弯强度（、抗弯强度（45600）MPab、抗拉强度（、抗拉强度（4002000）MPa6.热性能：热性能：a、线热膨胀系数小、线热膨胀系数小b、热导率高、热导率高c、耐热冲击、热稳定性好、耐热冲击、热稳定性好6-1 6-1 低介装置瓷的基本知识低介装置瓷的基本知识第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础6-2 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷 6-2-1滑石瓷滑石瓷 6-2-2氧化铝瓷氧化铝瓷 6-6-6高热导率陶瓷基片高热导率陶瓷基片 6-2-4透明陶瓷透明陶瓷第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2典型低介装置瓷典型低介装置瓷6-2-16-2-1滑石瓷滑石瓷滑石瓷滑石瓷1 1、滑石的结构、滑石的结构滑石瓷分子式：滑石瓷分子式：6MgO4SiO2H2O滑滑石石矿矿为为层层状状结结构构的的镁镁硅硅酸酸盐盐，属属单单斜斜晶晶系系，SiO4四四面面体体联联结结成成连连续续的的六六方方平平面面网网，活活性性氧氧离离子子朝朝向向一一边边，每每两两个个六六方方网网状状层层的的活活性性氧氧离离子子彼彼此此相相对对，通通过过一一层层水水镁镁氧氧层层联结成复合层。联结成复合层。复合层复合层共价键共价键离子键离子键分子键分子键第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷2、滑石的相变、滑石的相变120200，脱去吸附水，脱去吸附水1000，脱去结构水，转变为偏硅酸镁，脱去结构水，转变为偏硅酸镁1557，再次失去，再次失去Si，生成镁橄榄石，生成镁橄榄石第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷呈单链状辉石结构，它有三种晶型：呈单链状辉石结构，它有三种晶型：顽辉石顽辉石原顽辉石原顽辉石斜顽辉石斜顽辉石偏硅酸镁偏硅酸镁原顽辉石是原顽辉石是滑石瓷的主晶相，有少量斜顽辉石滑石瓷的主晶相，有少量斜顽辉石第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷3、滑石瓷存在的问题及解决方案、滑石瓷存在的问题及解决方案(1)老化老化(2)开裂开裂(3)烧结温区过窄烧结温区过窄第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷(1)老化（粉化）老化（粉化）:l 老化原因：老化原因：l 防老化措施：防老化措施：a.用粘度大的玻璃相包裹晶粒，防止相变用粘度大的玻璃相包裹晶粒，防止相变b.抑制晶粒生长抑制晶粒生长c.去除游离石英去除游离石英第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷(2)开裂开裂l 开裂原因：开裂原因：l 防开裂措施：防开裂措施：a.16001650高温高温预烧预烧b.热压铸成型热压铸成型第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷(3)烧结温区过窄烧结温区过窄MgO-Al2O6-SiO2系系统统的的最最低低共共熔熔点点为为1665，其其组组成成为为MgO(20%)、Al2O6(18.6%)、SiO2(61.4%)，与与滑滑石石瓷瓷的的组组成成非非常常接接近近，故故滑滑石石瓷瓷在在1650左左右右开开始始出出现现液液相相，并并随随温温度度的的升升高高，液液相相数数量量急急剧剧增增加加，使胚体软化、变形、甚至报废。使胚体软化、变形、甚至报废。由由于于粉粉料料经经高高温温预预烧烧后后活活性性下下降降，烧烧结结温温度度过过低低会会出出现现生生烧烧。因因此此滑滑石石瓷瓷的的烧烧结结温温区区一一般般为为1020。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷扩大烧结温区的措施：扩大烧结温区的措施：l扩扩展展下下限限：a)、提提高高粉粉料料的的活活性性：粉粉料料细细化化，降降低低预预烧烧温温度度或或采采用用一一次次配配料料成成瓷瓷；b)、加加入入助助熔熔剂剂BaCO6：在在800950出出现现Ba-Al-Si玻玻璃璃，包包裹裹偏偏硅硅酸酸镁镁晶晶粒粒促促进进烧烧结；结；l扩扩展展上上限限：a)、提提高高玻玻璃璃相相黏黏度度：b)、加加入入阻阻制制剂剂ZrO2、ZnO，使，使Mg-Al-Si液相黏度大，胚体不易变形。液相黏度大，胚体不易变形。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷4、滑石瓷的用途、滑石瓷的用途滑石瓷便宜，但热稳定性差，主要用于制造滑石瓷便宜，但热稳定性差，主要用于制造:l绝缘子绝缘子l线圈骨架线圈骨架l波段开关波段开关l管座管座l电阻基体电阻基体第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷5、其他滑石类瓷简介、其他滑石类瓷简介(1)镁橄榄石瓷（镁橄榄石瓷（MgOSiO2）(2)堇青石瓷（堇青石瓷（2MgO2Al2O65SiO2）第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷(1)镁橄榄石镁橄榄石a、镁橄榄石瓷在高温、高频下介电性能优、镁橄榄石瓷在高温、高频下介电性能优于滑石瓷；于滑石瓷；b、高温下，绝缘电阻高；、高温下，绝缘电阻高；c、热膨胀系数与、热膨胀系数与Ti-Ag-Cu或或Ti-Ni合金相匹合金相匹配，有利于真空封接；配，有利于真空封接；d、可作金属膜电阻，碳膜电阻和绕线电阻、可作金属膜电阻，碳膜电阻和绕线电阻的基体以及的基体以及IC基片；基片；e、线膨胀系数大，抗热冲击性能差；、线膨胀系数大，抗热冲击性能差；第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷(2)堇青石瓷堇青石瓷a、线线膨膨胀胀系系数数小小，室室温温到到800：0.91.410-6/，陶陶瓷瓷材料中最小。材料中最小。b、烧成温度范围很窄（几度）。、烧成温度范围很窄（几度）。c、材材料料中中离离子子排排列列不不够够紧紧密密，晶晶格格内内存存在在大大的的空空隙隙，很很难烧结。难烧结。d、机电性能差。、机电性能差。改改进进措措施施:i.超超细细粉粉料料1m；ii.加加入入矿矿化化剂剂（长长石石、LiF、B2O6、BaCO6等等）；iii.制制成成多多孔孔陶陶瓷瓷；iiii.制制成成低低热膨胀、高机械强度的陶瓷材料（掺加刚玉）。热膨胀、高机械强度的陶瓷材料（掺加刚玉）。堇堇青青石石是是一一种种硅硅酸酸盐盐矿矿物物，它它可可呈呈无无色色，但但通通常常具具有有浅浅蓝蓝或或浅浅紫紫色色，玻玻璃璃光光泽泽。堇堇青青石石还还具具有有一一个个特特点点，它它们们会会在在不不同同的的方方向向上上发发出出不不同同颜颜色色的的光光线线，这这叫叫多多色色性性。品品优优色色美美的的堇堇青青石石被被当当作作宝宝石石，除除此此以以外外，堇堇青青石石没没有有什什么么工工业业上上的的用用途途。堇堇青青石石产产于于片片岩岩、片片麻麻岩岩及及蚀蚀变变火火成成岩岩中中。人人们们因因此此也也称称堇堇青青石石为为二二色色石石。人人工工可可以以合合成成镁镁堇堇青青石石，用用于于耐耐火火材材料料。堇堇青青石石的的颜颜色色近近似似蓝蓝宝宝石石，所所以以又又称称之之为为水水蓝蓝宝石（宝石（watersapphire）。）。1.1.铁铁堇堇青青石石 :堇堇青青石石中中的的两两个个主主要要成成份份镁镁和和铁铁可可以以做做同同像替代，当铁元素含量大于镁元素称之为铁堇青石。像替代，当铁元素含量大于镁元素称之为铁堇青石。2.2.堇堇青青石石 :即即镁镁含含量量高高于于铁铁含含量量时时称称为为堇堇青青石石，较较出出名名的的是是产产于于印印度度的的富富镁镁品品种种，常常被被用用来来做做成成宝宝石石又又称称为为印度石。印度石。3.3.血血点点堇堇青青石石 :主主要要产产地地在在斯斯里里兰兰卡卡，主主要要特特征征为为其其内内部部的的氧氧化化铁铁澡澡片片含含量量丰丰富富且且呈呈现现特特定定方方向向排排列列使使得得堇堇青石带有色带时被称为血点堇青石。青石带有色带时被称为血点堇青石。堇堇青青石石的的主主要要产产地地为为巴巴西西，印印度度，斯斯里里兰兰卡卡，缅缅甸甸，马达加斯加，马达加斯加，中国中国台湾的台湾的兰屿兰屿也有少量的发现。也有少量的发现。堇青石的分类堇青石的分类堇堇青青石石的的颜颜色色有有蓝蓝色色，浅浅蓝蓝色色，浅浅紫紫色色，浅浅黄黄色色，及及淡淡褐褐色色，说说到到颜颜色色就就不不得得不不提提一一下下堇堇青青石石最最重重要要的的一一项项特特征征也也就就是是它它的的二二色色性性，这这也也是是大大家家用用肉肉眼眼来来区区分分堇堇青青石石与蓝宝石的最大不同点。与蓝宝石的最大不同点。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷 6-2-2氧化铝瓷氧化铝瓷1、氧化铝瓷的分类、性能与用途、氧化铝瓷的分类、性能与用途2、氧化铝瓷原料的制备、氧化铝瓷原料的制备3、降低烧结温度、改进工艺性能、降低烧结温度、改进工艺性能的措施的措施第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷1、氧化铝瓷、氧化铝瓷的分类、性能与用途的分类、性能与用途l以以Al2O6为主要原料，为主要原料，-Al2O6为主晶相的陶瓷称为主晶相的陶瓷称为氧化铝瓷。为氧化铝瓷。l根据氧化铝瓷的含量，将氧化铝瓷分为莫来石根据氧化铝瓷的含量，将氧化铝瓷分为莫来石瓷、刚玉瓷、刚玉-莫来石瓷、刚玉瓷，含莫来石瓷、刚玉瓷，含Al2O675%以上以上的称为高铝瓷。的称为高铝瓷。l根据氧化铝瓷的颜色和透光性能，可分为白色根据氧化铝瓷的颜色和透光性能，可分为白色Al2O6瓷、黑色瓷、黑色Al2O6瓷、透明瓷、透明Al2O6瓷。瓷。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷瓷料类别瓷料类别Al2O6含量含量相组成相组成结晶相结晶相玻璃相玻璃相莫来石瓷莫来石瓷45708590%莫来石莫来石1015%刚玉莫来石瓷刚玉莫来石瓷70908090%莫来石莫来石和刚玉和刚玉1020%刚玉瓷刚玉瓷9099.580100%刚玉刚玉1020%或以下或以下氧化铝陶瓷按氧化铝陶瓷按Al2O6含量分类含量分类第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷氧化铝瓷的性能：氧化铝瓷的性能：可见，随可见，随Al2O6含量的增加，含量的增加，Al2O6的机电性的机电性能和热性能愈来愈好，表现在：能和热性能愈来愈好，表现在：，硬度，硬度，tg，热导率，热导率；但是，随着但是，随着Al2O6含量的增加，氧化铝瓷的工含量的增加，氧化铝瓷的工艺性能却愈来愈差，表现在：可塑性艺性能却愈来愈差，表现在：可塑性，烧，烧结温度结温度，机加工难度，机加工难度，对原材料的要求，对原材料的要求第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷氧化铝瓷的用途：氧化铝瓷的用途：a、用于一般滑石瓷场所、用于一般滑石瓷场所b、高温、高压、高频、大功率特殊情况下、高温、高压、高频、大功率特殊情况下c、特殊环境，如：、特殊环境，如：集成电路外壳（黑色集成电路外壳（黑色Al2O6）钠灯（透明钠灯（透明Al2O6）宇宙飞船的视窗（透明宇宙飞船的视窗（透明Al2O6）第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷2、氧化铝瓷、氧化铝瓷原料的制备原料的制备(1)天然矿物天然矿物(2)化学法化学法(3)冷冻干燥法冷冻干燥法第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷(1)天然矿物天然矿物l由由铝铝矾矾土土矿矿（Al2O66H2O）经经化化学学方方法法处处理理得得到到，是是炼铝工业生产的中间产物，纯度不高，炼铝工业生产的中间产物，纯度不高，2080ml氧氧化化铝铝的的三三种种晶晶型型：高高温温型型、低低温温型型和和中中温温的的型型，只只有有-Al2O6具具有有优优良良的的电电器器性性能能，结结构构紧紧密密、硬硬度度大大、损损耗耗小小、绝绝缘缘好好，-Al2O6的的性性能能最最差差。故故对对工工业业Al2O6在在配配料料前前必必须须经经高高温温煅煅烧烧（预预烧烧），使使-Al2O6-Al2O6第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷预烧的作用预烧的作用:l促使晶型转变促使晶型转变l减少胚体的烧结收缩率，保证产品尺寸的准减少胚体的烧结收缩率，保证产品尺寸的准确性确性l可使碱金属离子减少或去除，起纯化的作用，可使碱金属离子减少或去除，起纯化的作用，破坏破坏Al2O6颗粒聚集状态，以获得细颗粒的原颗粒聚集状态，以获得细颗粒的原料。料。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷(2)化学法化学法l铝的草酸盐热分解铝的草酸盐热分解l醇盐水解醇盐水解lsol-gel法法可可获获得得高高纯纯、高高均均匀匀度度的的超超细细粉粉料料,平平均均粒粒径径1060nm，比比表表面面积积55010%m2/g，纯纯度度高高达达99%以上。以上。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷(3)冷冻干燥法冷冻干燥法l将含将含Al6+溶液雾化成微小液滴，快速冻结为溶液雾化成微小液滴，快速冻结为固体，加热使液滴中的水升华气化，干燥形固体，加热使液滴中的水升华气化，干燥形成无水盐，焙烧后得到球型颗粒。成无水盐，焙烧后得到球型颗粒。l特点：特点：疏松而脆，容易粉碎成均匀，超细原料疏松而脆，容易粉碎成均匀，超细原料成分均匀成分均匀适于批量化生产，设备简单，成本低适于批量化生产，设备简单，成本低第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷3、降低烧结温度、改进工艺性能的措施、降低烧结温度、改进工艺性能的措施l加入变价金属氧化物加入变价金属氧化物MnO2、TiO2.l加入助熔剂，固液烧结加入助熔剂，固液烧结.l利用超细粉体，提高粉体烧结活性利用超细粉体，提高粉体烧结活性.l采用还原气氛烧结或热压烧结采用还原气氛烧结或热压烧结.第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷6-2-3高热导率陶瓷基片高热导率陶瓷基片1、基片应具有的机电性能、基片应具有的机电性能2、电介质导热机制、电介质导热机制3、高热导率晶体的结构特征、高热导率晶体的结构特征4、高导热陶瓷材料特征比较、高导热陶瓷材料特征比较5、多芯片组装、多芯片组装-多层基片多层基片第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷1、基片应具有的机电性能基片应具有的机电性能高高热热导导率率，低低膨膨胀胀系系数数，高高绝绝缘缘电电阻阻和和抗抗电电强度，低介电常数和低的介质损耗。强度，低介电常数和低的介质损耗。机械性能优良，易机械加工。机械性能优良，易机械加工。表面平滑度好，气孔率小，微晶化。表面平滑度好，气孔率小，微晶化。规模生产具可行性，适应金属化、成本低。规模生产具可行性，适应金属化、成本低。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷2、电介质导热机制电介质导热机制金金属属导导热热的的主主要要机机制制是是通通过过大大量量质质量量很很轻轻的的自自由由电电子子的的运运动动来来迅迅速速实实现现热热量量的的交交换换，因因而而具具有有较较大大的的热热导导率率，但但不不适适合合制制作作IC基基片（导电性）。片（导电性）。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷陶陶瓷瓷是是绝绝缘缘体体，没没有有自自由由电电子子，其其热热传传导导机机理理是是由由晶晶格格振振动动的的格格波波来来实实现现的的，根根据据量量子子理理论论，晶晶格格波波或或热热波波可可以以作作为为声声子子的的运运动动来来描描述述，即即热热波波既既具具有有波波动动性性，又又具具有有粒粒子子性性。通通过过声声子子间间的的相相互互碰碰撞撞，高高密密度度区区的的声声子子向向低低密密度度区区扩散，声子的扩散同时伴随着扩散，声子的扩散同时伴随着热的传递。热的传递。T1T1高温端高温端 T2T2低温端低温端声子热传导（类似于气体）声子热传导（类似于气体）第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷陶瓷的热传导公式：陶瓷的热传导公式：K-热导率，热导率，C-声子的热容，声子的热容，V-声子的速度，声子的速度，l-声子的平声子的平均自由程，均自由程，v-声子的振动频率。声子的振动频率。声子的散射机制：声子的平均自由程除受到格波间的耦声子的散射机制：声子的平均自由程除受到格波间的耦合作用外（声子间的散射），还受到材料中的各种缺陷、合作用外（声子间的散射），还受到材料中的各种缺陷、杂质以及样品边界（表面、晶界）的影响。杂质以及样品边界（表面、晶界）的影响。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷3、高导热晶体的结构特征高导热晶体的结构特征l共价键很强的晶体；共价键很强的晶体；l结结构构单单元元种种类类较较少少，原原子子量量或或平平均均原子量均较低；原子量均较低；l不是层状结构；不是层状结构；第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷高热导率晶体都是由高热导率晶体都是由原子量较低的元素原子量较低的元素构成的构成的共价键或共价键很强共价键或共价键很强的的单质晶体单质晶体或或二元化合物二元化合物。此类非金属晶体有：金刚石（昂贵）、石墨此类非金属晶体有：金刚石（昂贵）、石墨（电子电导）、（电子电导）、立方立方BN（昂贵）、（昂贵）、SiC（难烧（难烧结，需热压）、结，需热压）、BP（对杂质敏感）、（对杂质敏感）、BeO、AlN。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷4、高导热陶瓷材料特征比较、高导热陶瓷材料特征比较第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷(1)氧化铍瓷氧化铍瓷性能性能指标指标密度密度/(g/cm6)2.9热导率热导率/(W/m)610热膨胀系数热膨胀系数/(10-6/)7.2抗弯强度抗弯强度/(MN/m2)195介电常数介电常数6.57.5介电损耗介电损耗0.005绝缘电阻率绝缘电阻率/m1012关键：降低烧结温度关键：降低烧结温度添加剂：添加剂：MgO、Al2O6问题：加入添加剂会使问题：加入添加剂会使热导率降低热导率降低Be-OBe-O共价键较强共价键较强平均原子量仅平均原子量仅1212第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷(2)氮化铝瓷氮化铝瓷性能性能指标指标热导率热导率/(W/m)可达可达280热膨胀系数热膨胀系数/(10-6/)6.5抗弯强度抗弯强度/(MPa)500介电常数介电常数(1MHz)8.8介电损耗介电损耗510-4绝缘电阻率绝缘电阻率/m51011Al-NAl-N共价键强共价键强平均原子量平均原子量20.4920.49热导率高热导率高热膨胀系数与热膨胀系数与Si Si接近接近6 66.86.8第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷5、多芯片组件技术、多芯片组件技术-多层基片多层基片lMCM（MultiChipModule）将将多多个个半半导导体体集集成成电电路路元元件件以以裸裸芯芯片片的的状状态态搭搭载载在在不不同同类类型型的的布布线线板板上，经整体封装而构成的多芯片组件。上，经整体封装而构成的多芯片组件。lMCM的核心是多层基板技术。的核心是多层基板技术。l应应用用：武武器器系系统统、航航天天电电子子、高高频频雷雷达达、超超级级计计算算机机（CPU封封装装）、通通讯讯、传传真真、数数据据处处理理、高高清清晰度电视、摄像机、汽车电子等。晰度电视、摄像机、汽车电子等。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷l要要求求：多多层层布布线线层层间间隔隔介介质质的的小小（减减少少信信号号传传输输延延迟迟时时间间，实实现现信信号号高高速速处处理理），高高热热导导率率（层层数数（1012m，保证信号线间的绝缘性，保证信号线间的绝缘性l低介电常数，减少信号延迟低介电常数，减少信号延迟l低介电损耗，减小在交变电场中的损耗低介电损耗，减小在交变电场中的损耗l烧烧结结温温度度8501000，可可使使用用阻阻值值低低的的导导体体材材料料（Pd-Ag、Au、Cu），减小布线电阻），减小布线电阻l基片的热膨胀系数接近硅的热膨胀系数，减少热应力基片的热膨胀系数接近硅的热膨胀系数，减少热应力l高的热导率，防止多层基板过热高的热导率，防止多层基板过热l足够高的机械强度足够高的机械强度l化学性能稳定化学性能稳定第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-6 低温共烧陶瓷基片低温共烧陶瓷基片 6-6-3LTCC6-6-3LTCC的研究现状的研究现状的研究现状的研究现状l目目前前已已实实现现多多达达50层层、16英英寸寸，应应用用频频率率为为50MHz5GHz的的LTCC集成电路集成电路l日日 本本 富富 士士 通通 已已 研研 制制 出出 61层层，245mm的共烧结构的共烧结构l美美国国IBM公公司司研研制制出出了了66层层LTCC基板的多芯片组件基板的多芯片组件第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-6 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷 6-6-4LTCC6-6-4LTCC材料体系材料体系材料体系材料体系 1、LTCC的实现方法（降低烧结温度）的实现方法（降低烧结温度）l掺杂适量的烧结助剂，进行液相活性烧结掺杂适量的烧结助剂，进行液相活性烧结l采用化学法制取表面活性高的粉体采用化学法制取表面活性高的粉体 l采用颗粒粒度细、主晶相合成温度低的材料采用颗粒粒度细、主晶相合成温度低的材料l采用微晶玻璃或非晶玻璃采用微晶玻璃或非晶玻璃 第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-6 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷2、LTCCLTCC材料体系材料体系材料体系材料体系 单相陶瓷系单相陶瓷系玻璃陶瓷复合玻璃陶瓷复合系系结晶玻璃系结晶玻璃系四类四类氧化铝中添加物氧化铝中添加物系系第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-6 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷基板材料基板材料烧成温烧成温度度/介电常介电常数数1MHz介电损耗介电损耗/10-2电阻率电阻率/cm热膨胀系热膨胀系数数/10-6/抗弯强抗弯强度度102MPa热导热导率率/W/mk共烧导共烧导体材料体材料Al2O6+硼硅酸玻璃硼硅酸玻璃90010504.85.70.21016451.52.51.84CuAl2O6+玻璃玻璃+镁橄镁橄榄石榄石9006.50.1510146.02.02.9Cu/Ag/Cu硼硅酸玻璃硼硅酸玻璃+石英石英玻璃玻璃+堇青石堇青石9004.40.210146.21.6/Cu/Ag/CuSiO2+硼硅酸玻璃硼硅酸玻璃8509004.255/67.91.52.4Au/Cu晶化玻璃（堇青石）晶化玻璃（堇青石）9505.60.16(10GHz)510162.56.01.72.5Au/Cu晶化玻璃（硅灰石）晶化玻璃（硅灰石）8505.76.10.2101481.62.0Ag/CuAl2O6+硼硅酸玻璃硼硅酸玻璃+ZrSiO4 8605.5/1016/2.01.6PdAg已实用化的一些基板材料的性能已实用化的一些基板材料的性能第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-6 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷 6-6-5LTCC6-6-5LTCC的用途的用途的用途的用途LTCC适适用用于于高高密密度度电电子子封封装装用用的的三三维维立立体体布布线线多多层层基基板板。特特别别适适合合于于射射频频、微微波波、毫毫米米波波器器件件等等。目目前前，随随着着电电子子设设备备向向轻轻、薄薄、短短、小小方方向向的的发发展展，设设备备工工作作频频率率的的提提高高(例例如如从从目目前前手手机机的的400800MHz提提高高到到6GHz，甚甚至至6040GHz)，以以及及军军用用设设备备向向民民用用设设备备的的转转化化，LTCC多多层层基基板板将将以以其其极极大大的的优优势势成成为为无无线线通通讯讯、军军事事及及民民用用等等领领域域重重要要发展方向之一。发展方向之一。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-6 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷l超超级级计计算算机机用用多多层层基基板板。用用以以满满足足元元器器件件小小型型化化、信号超高速化的要求。信号超高速化的要求。l下下一一代代汽汽车车用用多多层层基基板板(ECU部部件件)。利利用用其其高高密密度度、多多层层化化、混混合合电电路路化化等等特特点点，以以及及其其良良好好的的耐耐热热性性，作为下一代汽车电子控制系统部件，受到广泛关注。作为下一代汽车电子控制系统部件，受到广泛关注。l高高频频部部件件(电电压压控控制制振振荡荡器器VCO,温温度度控控制制水水晶晶振振荡荡器器TCXO等等)。对对于于进进入入GHz频频带带的的超超高高频频通通信信，LTCC多多层层基基板板将将在在手手机机、GPS定定位位系系统统等等许许多多高高频频部件广泛应用。部件广泛应用。