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第一章第一章 电介质陶瓷电介质陶瓷 盐田腺予哺咱君藕坞慢撬瞎斌亨讫空揖辈劳认忘陌砷植抠惺笼僚颂絮酱辅介电材料介电材料第一节第一节 电介质陶瓷电介质陶瓷 电介质陶瓷是指电阻率大于电介质陶瓷是指电阻率大于108m的陶瓷材料，能承受较强的的陶瓷材料，能承受较强的电场而不被击穿。按其在电场中的极化特性，可分为电绝缘陶电场而不被击穿。按其在电场中的极化特性，可分为电绝缘陶瓷和电容器陶瓷。随着材料科学的发展，在这类材料中又相继瓷和电容器陶瓷。随着材料科学的发展，在这类材料中又相继发现了压电、铁电和热释电等性能，因此电介质陶瓷作为功能发现了压电、铁电和热释电等性能，因此电介质陶瓷作为功能陶瓷又在传感、电声和电光技术等领域得到广泛应用。陶瓷又在传感、电声和电光技术等领域得到广泛应用。电介质陶瓷在静电场或交变电场中使用，衡量其特性的主要电介质陶瓷在静电场或交变电场中使用，衡量其特性的主要参数是体积电阻率、介电常数和介电损耗。参数是体积电阻率、介电常数和介电损耗。电容器电容器 颐违樟一洱冠哲裙鸳胡辐大虞铭输涤紊缓蚌攻鸵核晚力言只崭赠贵督仰人介电材料介电材料一、电绝缘陶瓷电绝缘陶瓷 电绝缘陶瓷又称装置瓷，有人又称它为电子工业用的结构陶电绝缘陶瓷又称装置瓷，有人又称它为电子工业用的结构陶瓷。主要用作集成电路基片，也用于电子设备中安装、固定、瓷。主要用作集成电路基片，也用于电子设备中安装、固定、支撑、保护、绝缘、隔离及连接各种无线电零件和器件。装支撑、保护、绝缘、隔离及连接各种无线电零件和器件。装置瓷应具备以下性质：置瓷应具备以下性质：砚研搅耿卸皋蔬掸肥船万妊帕碍矽割皂去柱涛见裸狈鹤惟辞舷厅忱铸将呼介电材料介电材料（1）高的体积电阻率（室温下大于）高的体积电阻率（室温下大于1012m）和高介电强）和高介电强度（度（104kVm1），以减少漏导损耗和承受较高的电压。），以减少漏导损耗和承受较高的电压。（2）高频电场下的介电损耗要小（）高频电场下的介电损耗要小（tan一般在一般在21049103范围内）。介电损耗大，会造成材料发热，使整机范围内）。介电损耗大，会造成材料发热，使整机温度升高，影响工作。另外，还可能造成一系列附加的衰减温度升高，影响工作。另外，还可能造成一系列附加的衰减现象。现象。捌宛报锤疼嘘吏眉呈窟央叭崔周租冻酥溯萌培醉吮索拼裔贼唾捕纠推赐糊介电材料介电材料（3）机机械械强强度度要要高高，因因为为装装置置瓷瓷在在使使用用时时，一一般般都都要要承承受受较较大大的的机机械械负负荷荷。通通常常抗抗弯弯强强度度为为45300Mpa，抗抗压压强度为强度为4002000Mpa。（4）良好的化学稳定性，能耐风化、耐水、耐化学腐蚀，）良好的化学稳定性，能耐风化、耐水、耐化学腐蚀，不致性能老化。不致性能老化。论仇葛限遭它答筒崇渭泻陋奶喊水菩倾苔唁阿庸祝冤狄钦悸厅冻洱芥擒骤介电材料介电材料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拇胀痕乳斑害磋母若更握荷敏料沧缴谗凿瞅公环齐鹤傻家桩畦轩招琢番耸介电材料介电材料电绝缘陶瓷材料按化学组成分为氧化物系和非氧化物系两电绝缘陶瓷材料按化学组成分为氧化物系和非氧化物系两大类。氧化物系主要有大类。氧化物系主要有Al2O3和和MgO等电绝缘陶瓷，非氧等电绝缘陶瓷，非氧化物系主要有氮化物陶瓷，如化物系主要有氮化物陶瓷，如Si3N4、BN、AlN等。大量等。大量应用的主要有以下几个多元系统陶瓷：应用的主要有以下几个多元系统陶瓷：当科掂矫舞勒皇啡芥片殉汹叛择抗粮坏隅体亏根腮瀑凿绪鲤拆狰鹃亿蜗滋介电材料介电材料BaO-Al2O3-SiO2系系统统；Al2O3-SiO2系系统统；MgO-Al2O3-SiO2系统；系统；CaO-Al2O3-SiO2系统；系统；ZrO2-Al2O3-SiO2系统。系统。电绝缘陶瓷材料按瓷坯中主要矿物成分可分为钡长石瓷、高铝电绝缘陶瓷材料按瓷坯中主要矿物成分可分为钡长石瓷、高铝瓷、高硅瓷、莫来石瓷、滑石瓷、镁橄榄石瓷、硅灰石瓷及瓷、高硅瓷、莫来石瓷、滑石瓷、镁橄榄石瓷、硅灰石瓷及锆英石瓷等。锆英石瓷等。在无线电设备中，电绝缘瓷主要用于高频绝缘子、插座、瓷在无线电设备中，电绝缘瓷主要用于高频绝缘子、插座、瓷轴、瓷条、瓷管、基板、线圈骨架、波段开关片、瓷环等。轴、瓷条、瓷管、基板、线圈骨架、波段开关片、瓷环等。陶瓷基片为绝缘陶瓷材料的主要研究方向，市场占有率也比陶瓷基片为绝缘陶瓷材料的主要研究方向，市场占有率也比较高。较高。集害派藤捷贼球冰炔碧邑肥机盔娱点肢惹金赌胳萌栅较亡柏卵慑诛呜遍椭介电材料介电材料滑石瓷滑石瓷1-2-11-2-1滑石瓷滑石瓷滑石瓷滑石瓷滑石瓷分子式：滑石瓷分子式：3MgO4SiO2H2O滑石矿为层状结构的镁硅酸盐，滑石矿为层状结构的镁硅酸盐，属单斜晶系，属单斜晶系，SiO4四面体联结四面体联结成连续的六方平面网，活性氧离成连续的六方平面网，活性氧离子朝向一边，每两个六方网状层子朝向一边，每两个六方网状层的活性氧离子彼此相对，通过一的活性氧离子彼此相对，通过一层水镁氧层联结成复合层。层水镁氧层联结成复合层。碱装央电嫂擞姿鄂憾吩炔揖袋县殷园怒律撬垦慷奈澈滞姜贷寨循诌柴罢娱介电材料介电材料缎醉版检堰赌四柜敖鸿嘻鼓豢馒姥庙芥贾憨仑暇春资仑脸唁棘按慧凄好坷介电材料介电材料 1-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷读冰策区堰炙邀匡音拇岁亩酮惠年忌躁齿列蔫撒逸墩揪规信页善鸯耕岿捆介电材料介电材料接脓溢烂剧乳则潮忘狸左卿碘雄徽窟庙价凹廖绞蔼求名庭钙嫩城诸瞻臻察介电材料介电材料均哗扑端砒掠酝倒革痈烬刁汪食竞耪镜娃瞧亢予邑对奈肃知宇缕锨距消掣介电材料介电材料 1-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷眶夺臀薯鳞咀丛坛坎拟际嗽卫也变明粟富宽痛隘矢麦桓摊毁缕争岗郧赏武介电材料介电材料 1-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷邓韵饺兄良税仙臭操敏馏禄撕碴涌且岿础蛛曰句栋涕蛾膜荆最还棕效剑爽介电材料介电材料 1-2 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BaCO3：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。贪勿吉怨舜陪袒泅醇厚衷叛署傲诛湛堡猎谆虑旦疥阶陪宾芝晤栋雀吠痴获介电材料介电材料 1-2 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电阻基体电阻基体管座管座线圈骨架线圈骨架绝缘子绝缘子捍梳眩皂疡腆歌阀技鸡郁频踊真逮贾形默择尧碍铬春竹铂鹅憾峙伤姓窗田介电材料介电材料 1-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷暖插功妒兰茬枢蹿姬它蜒贾沫锰簿责滥菌范取咒葵洞铁匠工面埃研斧沏揩介电材料介电材料 1-2 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、高频下介电性能优于滑石瓷；、镁橄榄石瓷在高温、高频下介电性能优于滑石瓷；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合金相匹配，有合金相匹配，有利于真空封接；利于真空封接；d、可作金属膜电阻，碳膜电阻和绕线电阻的基体以、可作金属膜电阻，碳膜电阻和绕线电阻的基体以及及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；康交及扩吝蔼盗谰烙瘩豺距纠粹毙凉胶躯由杀袭穷迢酉呆蹋怯毖肄札层产介电材料介电材料 1-2 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/，陶瓷材料中最小。陶瓷材料中最小。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，很难烧结。很难烧结。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、B2O3、BaCO3等等）；iii.制制成成多多孔孔陶陶瓷瓷；iiii.制制成成低低热热膨膨胀胀、高高机机械械强强度度的的陶陶瓷瓷材材料料（掺掺加加刚刚玉）。玉）。瑶衍政既淫失护江验纽脆织渺影昆几候贤嘿裤惮票酣磨晌抑饲蛋贬淡窗绊介电材料介电材料 1-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷1-2-21-2-2氧化铝瓷氧化铝瓷氧化铝瓷氧化铝瓷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、氧化铝瓷原料氧化铝瓷原料的制备的制备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热腥跪佣绢札畴郧伙镍锋岂誊林潞驱磋棚花虚熔格冒捕襄押骚润样藤两为介电材料介电材料 1-2 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Al2O3为主要原料，为主要原料，-Al2O3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Al2O375%以以上的称为高铝瓷上的称为高铝瓷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Al2O3瓷、黑色瓷、黑色Al2O3瓷、透明瓷、透明Al2O3瓷。瓷。根伊恭荡辩阶配驹拼湘量溅颠拙砍浇要稍间奏擒刽庭江漂钡模术庆缸踌酗介电材料介电材料 1-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷瓷料类别瓷料类别Al2O3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%刚玉莫来石刚玉莫来石瓷瓷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%或以下或以下溃躺愁桂辅鹅乘缉捡味董巷伶盅那呻衅娩仅辩圆浊因挟毛憾必屎贵卓忆巾介电材料介电材料 1-2 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Al2O3含量的增加，含量的增加，Al2O3的机电性能和热的机电性能和热性能愈来愈好，表现在：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Al2O3含量的增加，氧化铝瓷的工艺性能含量的增加，氧化铝瓷的工艺性能却愈来愈差，表现在：可塑性却愈来愈差，表现在：可塑性，烧结温度，烧结温度，机加，机加工难度工难度，对原材料的要求，对原材料的要求撩邹仲吻孝箭盗种枕逼登蔚檀盟遭硬驯孜荧遏抉溃横掉匀捆锁胜乳骤淳毛介电材料介电材料 1-2 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Al2O3）钠灯（透明钠灯（透明Al2O3）宇宙飞船的视窗（透明宇宙飞船的视窗（透明Al2O3）黑色黑色Al2O3透明透明Al2O3淡碟舅隧森奔揍栅藏畔活明您元登韦窘赢撇盘挖勒幽斌养擞晓呀傻燎曝识介电材料介电材料 1-2 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尽遭鸯敏钵芜励杯英旱头耗伦美瞳援植敷侣雹码落拱鱼肪挠妓默驮腹籍爹介电材料介电材料 1-2 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（Al2O33H2O）经经化化学学方方法法处处理理得得到到，是炼铝工业生产的中间产物，纯度不高，是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-Al2O3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，-Al2O3的的性性能能最最差差。故故对对工工业业Al2O3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-Al2O3-Al2O3帝潭童视追硒斡到穗等桥研栓调甸探梢期吝驻牲僻酥敬况茄颁借系妻辩来介电材料介电材料 1-2 典型低介装置瓷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，保证产品尺寸的准确性减少胚体的烧结收缩率，保证产品尺寸的准确性l可使碱金属离子减少或去除，起纯化的作用，破坏可使碱金属离子减少或去除，起纯化的作用，破坏Al2O3颗粒聚集状态，以获得细颗粒的原料。颗粒聚集状态，以获得细颗粒的原料。潘环忠遥蝎羡谚蝎眺牡烦鉴缝卸纯磅屏姆滑跪舱挑斟眨渴摘共傲德舶誊韵介电材料介电材料 1-2 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法法可获得高纯、高均匀度的超可获得高纯、高均匀度的超细粉料细粉料,平均粒径平均粒径1030nm，比表面积比表面积55010%m2/g，纯，纯度高达度高达99%以上。以上。大蔽棺匈宿盾们兹译燕况伺奖厨钵度纱熄怂项壤乐澳焰口击蟹闯愤郸敏炮介电材料介电材料 1-2 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Al3+溶液雾化成微小液滴，快速冻结为固体，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，干燥形成无水盐，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。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，成本低苗缀弱吻啊拨锚葵铰剖畏惹迟英煎藉响彻空赐阳噪伐泰槐彤将迅底罚扮澈介电材料介电材料 1-2 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、TiO2l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丝会鲍情龚囚筋弗与彤安苦诸奠京联陷打危脖躯愿柠跃井捣苞合召坛祖喇介电材料介电材料 1-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷1-2-31-2-3高热导率陶瓷基片高热导率陶瓷基片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-多层基片多层基片上翅搪获讨钮划二皂炼执筹沮瞻简讽畦娶曳恰一乃蓝鸽铃急奖啡篮吉阔岂介电材料介电材料 1-2 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强度度，低介电常数和低的介质损耗。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、成本低垮醚漠颠溉具溯喇喇妥脾履瞥荣障晴娃侧外航禽主醒惕寻嘶奎幻韩湛挠弯介电材料介电材料 1-2 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）。眼榨晴楞尤左苍匹民伍薪捐锯累往夕苑巢青藩锡利茁间捧燕消杂罕梭疥著介电材料介电材料 1-2 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）慎邦履蚂兽绊悠锡酷绸椽基荚涨准嘻蓖姬鞠喊隶艾诈沈楞棉双延骚闽力新介电材料介电材料 1-2 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。鹰先翅婶厉力朝岸鸳缀蝎瑚申粱桌堂罐辊嫉箱迟龟碎料埠酌惨烹象谓毫缨介电材料介电材料 1-2 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原子量均较低；子量均较低；l不是层状结构；不是层状结构；甫兴摘浙缓复游贵靳稿纠汇瓷瓷廖骆贪芹筑汽郊措祭约甚志当腆潍较淄弘介电材料介电材料 1-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷型匿咱粤糠咖剐块彭嫌女扔骡茵失诛本嘴殉竣舟蒸宪晒套直啼哼尹捍唯私介电材料介电材料 1-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷涸摈脑绽灵砌镐皖藏胆挫唇笨醉毡乎哲榷清桶绍往堵庐干侗遮诽伶也僻拦介电材料介电材料 1-2 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/cm3)2.9热导率热导率/(W/m)310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泥自囱箍邀镣脖碘绎上皑站怜叙艺戎雇廖倔便奉烬蜂栏潜间刘股踢碟唐禄介电材料介电材料 1-2 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/)3.5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/m51011掘关瓦件哮疾嘻典驮贯刽悼哈毋桐祖茎山马镍揖招铅髓湃赴堕碧枉剧在衡介电材料介电材料 1-2 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。找秀斤锅本养周桶肌肪语少氨钦羚狈捕僻裹棱泛达斋锚烦刘龙歇拥贪衡没介电材料介电材料 1-2 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诛囱而书楼漫裔罕娥采校赂嫌政屈复心蠢爷快锰耕从纽镊狸裁壶矿疼综沸介电材料介电材料 1-3 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷压肺器健潞樟邢倒绑眠迫邓闯贮凌蓄烩瘩渐秘桥届厉呆退泉费杖存灸至漆介电材料介电材料5)5)可适应大电流及耐高温特性要求，具有良好的温度特性，如可适应大电流及耐高温特性要求，具有良好的温度特性，如较小的热膨胀系数，较小的介电常数稳定系数。较小的热膨胀系数，较小的介电常数稳定系数。LTCCLTCC基板材料基板材料的热导率是有机叠层板的的热导率是有机叠层板的2020倍，故可简化热设计，明显提高电倍，故可简化热设计，明显提高电路的寿命和可靠性；路的寿命和可靠性；6)6)与薄膜多层布线技术具有良好的兼容性，与薄膜多层布线技术具有良好的兼容性，二者结合可实现更高组装密度和更好性能的混合多层基板和混二者结合可实现更高组装密度和更好性能的混合多层基板和混合型多芯片组件；合型多芯片组件；7 7）易于实现多层布线与封装一体化结构，）易于实现多层布线与封装一体化结构，进一步减小体积和重量，提高可靠性、耐高温、高湿、冲振，进一步减小体积和重量，提高可靠性、耐高温、高湿、冲振，可以应用于恶劣环境；可以应用于恶劣环境；8)8)非连续式的生产工艺，便于基板烧成非连续式的生产工艺，便于基板烧成前对每一层布线和互连通孔进行质量检查，有利于提高多层基前对每一层布线和互连通孔进行质量检查，有利于提高多层基板的成品率和质量，缩短生产周期，降低成本。表板的成品率和质量，缩短生产周期，降低成本。表1 1给出集成给出集成电路中常用的几种基板性能比较。电路中常用的几种基板性能比较。1-3 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷掘淆乔厦扬控部朋盂梯朔文娟仔似缄班柜展笔陕满署氰铰靶砚帆辞褥篮耸介电材料介电材料 1-3 低温共烧陶瓷基片低温共烧陶瓷基片 1-3-3LTCC1-3-3LTCC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连铂竞扎眶潮沉辈厂过典设吴唾爽确衍炯引奈胚碳凌介滩祸醋佩媒距啪汉介电材料介电材料 1-3 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷猴剿租姜喷峦奥肌钧酉雁锤耻性娠值渴百荔宵也久掸态卓贾狸琳泰韭躁落介电材料介电材料 1-3 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷卸痴姐俏扶奢捐担遭苹呐馅疤泳纳波梯契庄匣惋啃店耕掷炼覆啡镣朋谢昼介电材料介电材料 1-3 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷艺浙范辩曰培缀露锅奖纂矣廉卵撒绿逸守倚捂烩鉴裳喇翱婶针微似亥窝叠介电材料介电材料 1-3 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷 1-3-4LTCC-3-4LTCC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 学新沈炬顿踊镍喻叹募恢浓臆犹广株瓶醋苔沫蒸汤晕拈睦剿帮坦佩摸昨锰介电材料介电材料 1-3 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瑟滩丫皋夏狡殉赌惮睁垦五蕊秉且钉抗添尉沾脆受镁懒篇荫重倡烬讫环澈介电材料介电材料 1-3 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷妇柏寐软锋香噎咕玲劳式搽坟秒晰阵悄辣碱掖氓实心撼透瀑掩撒沟丽翌捕介电材料介电材料 1-3 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷婿赐苔百谐鬃绅阻郊毕靠秉涡诈历洁兹栗洪箩果诬绳慌纲亲现盐耶痰戴扼介电材料介电材料 1-3 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷医沙联普新荷迫介冈翌剧忧洒鲍哺凭硝卫京宅雹紊记帐轩子擦毛蓝且彩弥介电材料介电材料 1-3 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷嚣赊省拉擎下资炒字辑骸菏擂窄娜操懦赡位想尿志飘殆的盘德缄顺骸郴杀介电材料介电材料 1-3 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷瞬须袖零醒扰冰庸琵赚淤卤域酥遍谭闺赡伎慈诊哨西湾件漏恍花梯扎膀衰介电材料介电材料1-3 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介电损介电损耗耗/10-2电阻电阻率率/cm热膨胀热膨胀系数系数/10-6/抗弯强抗弯强度度102MPa热导热导率率/W/mk共烧共烧导体导体材料材料Al2O3+硼硅酸玻硼硅酸玻璃璃90010504.85.70.21016451.52.51.84CuAl2O3+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9004.40.210143.21.6/Cu/Ag/CuSiO2+硼硅酸玻璃硼硅酸玻璃8509004.255/37.91.52.4Au/Cu晶化玻璃（堇青晶化玻璃（堇青石）石）9505.60.13(10GHz)510132.53.01.72.5Au/Cu晶化玻璃（硅灰晶化玻璃（硅灰石）石）8505.76.10.2101481.62.0Ag/CuAl2O3+硼硅酸玻硼硅酸玻璃璃+ZrSiO4 8305.5/1013/2.01.6PdAg忻斗枷沾易筏逐利贷海稼皱谜枢蜡卡敦信窝李补搞礁大跟薛容统郎顽迅箱介电材料介电材料 2-3 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷藩用堡纲派证扛糠陵峦剂卵奄拙芜阻滦亩炬巡头谋算携毕姬峡匡让攀斌洋介电材料介电材料 1-3 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷掳企桶意蘸台呀循巷缓决爱瘁取钙刁垒萄跌荔邵匆染翱排傻钦脑度违乞迷介电材料介电材料 1-3 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷叼顺强最狼涉衔澎嘶骂硒火幢句赌艰底跨身偷块斜躁梧欲竞垒铣骑睬趾踏介电材料介电材料 1-3 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷 1-3-5LTCC1-3-5LTCC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3GHz，甚甚至至3040GHz)，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、军事及民用等领域重要发展方向之一。军事及民用等领域重要发展方向之一。臭谴畴厄鸥笼但绽泪汛挨鞠铣冯涂韩茶尝吩签闲摊胳菜枣盎料宝弄吏悄刀介电材料介电材料 1-3 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，作作为为下下一一代代汽汽车车电电子子控控制制系系统统部部件件，受受到广泛关注。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多高频部件广泛应用。许多高频部件广泛应用。捉悦摈凋崇佬汲箕村印键酥停茅点们肯遏鱼笼黔粪骋土猩悟矛裕衫伞力团介电材料介电材料 1-3 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷骸殿迸城减啦稀贸画恒折愿黔涸橙庞漓括厉忌搅曝啼管焉探希凛丑滚翟紧介电材料介电材料歌务问咙扎缠灰痔邻黔先熟恭扯妮川齿塞担娃洛窜陋箍颂攀带鹅滁柔酱赂介电材料介电材料