水基流延法制备MAS系玻璃陶瓷基板及性能研究

摘要

本文以MgO、Al2O3和SiO2为原料，采用高温固相合成法制备MAS玻璃粉体，并通过水基流延成型制备MAS微晶玻璃基板。研究了MAS玻璃粉体的分散性及分散机理，系统研究了不同粘接剂含量、增塑剂含量以及固相含量对浆料流变特性的影响，实现了浆料的优化；研究了生带的TG-DTA曲线，制定了合理的排胶工艺曲线；揭示了烧结温度对MAS玻璃基板性能的影响，实现了MAS玻璃粉体与Ag电极的共烧；同时，为降低烧结收缩率，提高布线密度，采用MAS玻璃与Si3N4陶瓷粉体制备复合材料，实现低温烧结，并研究了氮化硅含量对材料烧结性能及物理特性影响。
　　Zeta电位显示，柠檬酸三铵可以有效的分散MAS玻璃粉体，其最佳电位可达到40mv以上；悬浮液的表观粘度随分散剂含量呈现“V”变化，随固相含量增大而增大；浆料呈现出剪切变稀特性，粘度随着粘接剂含量和固相含量的增大而增大，随着增塑剂含量呈现出先增大后减小的趋势；正丁醇可以有效的减小水的表面张力，从而可以有效的作为浆料的消泡剂。
　　PVA在生带不同部位分布状态不同，在生带的上表面呈现出丝状链接，在下表面呈现网状结构，生带的表观密度随固相含量增大而增大，平均孔径和气孔率随着固相含量增大而减小；XRD结果表明MAS玻璃粉体在低于850℃条件下主要为SiO2相，当温度高于900℃主晶相为α-堇青石。玻璃基板的致密度随烧结温度提高而增大；热膨胀系数随烧结温度升到而降低，并与Si有较好的匹配；介电常数和介电损耗随烧结温度升高而降低。MAS玻璃基板可以实现与Ag电极的共烧，其中Ag有少量扩散，可通过保护层进行短路保护。
　　MAS/Si3N4复合浆料的粘度随着氮化硅含量增大而增大，生带孔呈现出单峰分布，生带中的有机物在550℃可以完全排出。在950℃条件下，复合材料中仅存在有α-堇青石和α-Si3N4两相，二者之间不发生反应；复合材料的烧结收缩率随着氮化硅含量的增大而减小；致密度随着氮化硅含量的增大的降低；强度随氮化硅含量增大先增大后减小，最高可达145MPa；材料的介电常数随氮化硅含量增大而减小，而损耗则相反。在5MHz左右由于松弛极化作用其介电常数和损耗均出现突变现象。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究目的和意义

1.3 低温共烧陶瓷基板

1.4 水基流延的应用

1.5 水基流延成型研究现状

1.6 本文的主要研究目的、意义及内容

第2章 原料及试验方法

2.1 原材料

2.2 制备工艺

2.3 显微组织观察及物相分析方法

第3章 MAS系玻璃粉体浆料的制备及优化

3.1 玻璃粉体的合成及表征

3.2 MAS玻璃粉体的分散及其机理研究

3.3 MAS系玻璃粉体浆料制备及优化

3.4 本章小结

第4章 MAS微晶玻璃基板的制备及表征

4.1 生带的制备

4.2 生带的表征

4.3 玻璃基板的制备及性能

4.4 生带与金属电极共烧性能研究

4.5 本章小结

第5章 水基流延法制备MAS/Si3N4复合材料及性能

5.1 MAS/Si3N4复合浆料的制备

5.2 MAS/Si3N4生带的表征

5.3 MAS/Si3N4复合材料的制备及性能研究

5.4 本章小结

结论

参考文献

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致谢