低温共烧陶瓷粉体表面修饰及其水基流延工艺研究

摘要

本文综述了国内外LTCC技术、LTCC材料和流延工艺的研究状况。本论文工作主要是通过共沉淀法对BaO-TiO2-B2O3-SiO2体系玻璃陶瓷粉体颗粒进行氧化铝包覆，隔断钡离子的溶出通道，使LTCC玻璃陶瓷粉体可以配制稳定均一，适宜流延的水基浆料；同时适量氧化铝进入体系也可以改善LTCC的烧结致密性。
　　 实验中分别使用了结晶氯化铝和异丙醇铝作为包覆前驱物材料，通过对比两种前驱物的包覆效果，发现使用异丙醇铝前驱体的包覆效果更佳；随着包覆的氧化铝含量增大，包覆效果越好；使用异丙醇铝作前驱体，6％包覆量足以阻断钡离子溶出，包覆粉体在水中经过6小时搅拌钡离子无析出。包覆后等电点由pH=3.5增加到pH=6.5，烧结温度较未包覆粉体提高约110～180℃。
　　 本文还探索了硫酸处理法对玻璃粉体进行表面修饰，通过硫酸处理，使玻璃粉体的表面形成一层不溶于水的BaSO4，从而阻断了钡离子与水的接触途径。研究发现生成的BaSO4层的厚度与硫酸的浓度和处理时间相关，在0.3 mol/L硫酸处理1小时表面修饰后，钡离子的析出减少72～86％，但所得材料的烧结温度会超过900℃。
　　 为了获得高性能LTCC的水基流延生带材料，本文利用硼硅酸盐玻璃和氧化铝陶瓷复合制备了介电常数为5～10的低温共烧陶瓷粉体。结果表明：利用纯丙乳液作为粘结剂，甘油作为增塑剂，可以成功制备固含量高，稳定性好，干燥快的水基流延浆料；该工艺制备的生带材料表面光滑，强度高，且容易在室温下叠层，经过850～900℃烧结，其相对密度最高可以达到96％以上。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 LTCC技术概述

1.3 LTCC陶瓷材料的研究状况

1.3.1微晶玻璃系列

1.3.2玻璃加陶瓷填充物的复合系(复相陶瓷)

1.3.3单相陶瓷系列

1.4流延工艺研究状况

1.4.1流延工艺概述

1.4.2传统流延法的不足

1.4.3水基流延法

1.5 LTCC技术的应用举例

1.5.1 LTCC功能元器件

1.5.2 LTCC微系统/传感器

1.5.3 LTCC封装基板

1.6本课题的研究意义及内容

第二章 BaO-TiO2-B2O3-SiO2体系玻璃陶瓷粉体的表面修饰及其评价

2.1引言

2.2实验原理与实验过程

2.2.1实验原理

2.2.2实验过程

2.2.3实验材料

2.2.4实验设备

2.3结果与分析

2.3.1钡离子对玻璃陶瓷水基浆料稳定性的影响

2.3.2粉体包覆前后钡离子析出量的变化

2.3.3表面修饰对LTCC玻璃陶瓷性能的影响

2.4本章小结

第三章 BaO-B2O3-SiO2玻璃粉体的表面修饰及其表征

3.1引言

3.2实验过程

3.3实验结果及分析

3.3.1玻璃粉体中钡离子在水中的活性

3.3.2硫酸钡表面修饰玻璃粉体的效果评价

3.3.3硫酸处理玻璃粉体的机理研究

3.3.4硫酸表面修饰对玻璃粉体烧结性能的影响

3.3.5表面修饰后玻璃粉体介电性能研究

3.4本章小结

第四章 Na-K-B-Si玻璃+Al2O3体系LTCC生带材料的制备

4.1引言

4.2实验过程

4.1.1试样制备

4.1.2试验方法

4.3试验结果与分析

4.3.1水基流延浆料组成

4.3.2分散剂含量对浆料粘度的影响

4.3.3固含量对浆料粘度的影响

4.3.4粘结剂含量对浆料粘度的影响

4.3.5流延浆料的最佳配比

4.3.6流延生带的干燥

4.3.7生带材料的室温叠层性能

4.3.8生带的烧结

4.4本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文