片式陶瓷熔断器用硼硅酸盐/氧化铝基板材料的研究

摘要

随着现代电子产品逐渐走向微型化和轻量化,片式微型化、高安全可靠性、高精度的叠层片式陶瓷熔断器的出现成为了必然趋势。片式陶瓷熔断器的关键技术需要熔断金属能与陶瓷基板材料进行低温共烧,同时基板还具有优良的介电性能。因此,要求熔断器基板所使用的陶瓷材料具有低烧结温度,也就是低温共烧陶瓷材料(LTCC)。国外公司对LTCC技术进行了严格的保密,因此,研制性能优良的LTCC材料,使LTCC技术国产化具有极其重大的意义。本文首先对LTCC基板材料性能指标和国内外代表性材料体系进行了系统的介绍和比较。通过实验和分析,选取硼硅酸锂玻璃作为主要研究对象,对其组成进行优选,采用该玻璃与氧化铝陶瓷混合制备陶瓷基板材料。实验重点研究了成分、工艺对陶瓷基板的物理性能的影响。实验还对该陶瓷基板的熔断特性进行了研究。主要实验结论如下： 1.选取碱金属硼硅酸盐玻璃作为低温共烧陶瓷基板主成分,对玻璃组成成分进行设计和优化,并采用熔融法制备出了具有低软化温度的碱金属硼硅酸盐玻璃,玻璃组成为Li2O12.01wt％、B203 34.59wt％、SiO2 37.42wt％、Al203 15.88wt％： 2.采用碱金属硼硅酸盐玻璃与氧化铝制备片式陶瓷熔断器基板,并对基板材料配方进行优化,得出当基板材料成分满足硼硅酸盐玻璃含量为60％～65％、氧化铝为40％～35％时,其烧结温度均为660℃,基板的抗弯强度为20.0MPa～36.6MPa,收缩率为2.9％～1.1％、介电损耗为0.23～0.21.,满足了片式熔断器对基板的使用要求； 3.熔断模拟实验模拟了片式陶瓷熔断器的熔断过程,对片式陶瓷熔断器银熔丝的熔断特性进行了分析,研究了基板工艺参数对其熔断特性的影响。熔断模拟实验结果表明：基板孔隙率的增加会加速银熔丝的损耗。玻璃相对银熔丝的渗入损耗具有促进作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2低温共烧陶瓷(LTCC)的研究背景和现状

1.2.1.国内LTCC研究现状

1.2.2国外LTCC研究现状

1.3 LTCC材料分类

1.4流延工艺

1.5本课题的提出和研究内容

1.5.1本课题的提出

1.5.2本课题的研究内容

2 LBSAO玻璃制备

2.1玻璃形成理论

2.2 LBSAO玻璃的制备

2.2.1玻璃组分设计原理

2.2.2 LBSAO玻璃组分设计

2.2.3 LBSAO玻璃的制备

3熔断器基板材料成分优化和成型工艺

3.1实验方法

3.1.1基板成型方法

3.1.2基板性能检测方法

3.2基板成分配方的优化实验

3.2.1烧结温度对基板体积密度的影响

3.2.2烧结温度对基板抗弯强度的影响

3.2.3烧结温度对基板线收缩率的影响

3.2.4烧结温度对基板介电性能的影响

3.3片式陶瓷熔断器的制备和表面形貌分析

4熔断模拟实验

4.1.熔断模拟实验目的及方法

4.2孔隙率对熔断特性的影响

4.3玻璃含量对熔断特性的影响

5结论

致 谢

参考文献

在校期间所发表论文、专利及获奖情况