高抗彎強度微波介電LTCC基板材料的研究

2021-03-02 先進陶瓷展

隨著太空飛行器及衛星載荷對電子設備的體積與質量的要求提高，對新材料及新工藝的需求愈發迫切。低溫共燒陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramics, LTCC）基板材料作為MCM多晶片微組裝工藝的首選材料，對於減小太空飛行器載荷的體積與質量，適應空間極端環境具有重要意義。因此，LTCC材料除要求電性能外，良好的機械性能對提升LTCC基板載荷能力和可靠性是至關重要的[1-3]。

Shinya Kawai等提出，在LTCC材料中增加玻璃粉中析出晶相的數量和減少殘餘玻璃相的數量，或在微觀結構中引入各向異性晶相，各向異性晶相通過裂紋偏轉和改變裂紋擴展方向可提高抗彎強度[4]。然而，LTCC材料需要兼顧其他性能和應用工藝，單純引入各向異性晶相或者減小殘餘玻璃相將導致其它性能惡化和應用受限；Kim等[5-6]也針對LTCC材料的抗彎強度進行實驗和分析，但所製備材料的抗彎強度僅為167MPa。經過多年的研究，Murata和Kyocera等廠商相繼開發出LTCC基板封裝用高抗彎強度材料，並應用於高可靠領域，在材料開發和保證產品質量等方面均具有領先優勢。目前，國內研究單位對LTCC基板材料展開了一些研究[7-10]，但關於高抗彎強度LTCC材料的研究尚處於空白狀態。

CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃是已知具有良好微波介電性能的LTCC基板材料，但其抗彎強度低於200MPa。氧化鋁具有較高的抗彎強度和良好的微波介電性能，但燒結溫度高於1350℃。本文選用氧化鋁為填料，選用MgO、ZnO、ZrO2部分取代CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃中的CaO，獲得微晶玻璃作為低溫相，以獲得一種高抗彎強度微波介電LTCC基板材料，並研究其燒結特性、介電性能、抗彎強度、熱導率，及與電極漿料Ag、Au的匹配性。

相關焦點

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    作為封裝基板,要求陶瓷基片材料具有如下性能:(1)熱導率高,滿足器件散熱需求;(2)耐熱性好,滿足功率器件高溫(大於200°C)應用需求;(3)熱膨脹係數匹配,與晶片材料熱膨脹係數匹配,降低封裝熱應力;(4)介電常數小,高頻特性好,降低器件信號傳輸時間,提高信號傳輸速率;(5)機械強度高,滿足器件封裝與應用過程中力學性能要求;(6)耐腐蝕性好,能夠耐受強酸、強鹼、沸水、有機溶液等侵蝕;(7)結構緻密
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    訪談前沿：微波射頻板材技術專家——楊維生，南京電子技術研究所高級工程師，曾發表大量高質量的微波射頻板材文章，如《射頻多層電路板工藝技術研究
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    最後，在Ku波段測量了有效復介電常數，並用模擬結果預測了含有PVDF石墨烯塗層的雷達吸收板在介質基板上的反射係數。獲得的結果表明，PVDF石墨烯納米複合塗層可用於實現Ku波段的雷達吸收。在12-18GHz的頻率範圍內測量介電常數和磁導率的實部和虛部來研究該組合物的電磁性能（Ku波段）。實驗結果表明，在x=1.0時該組合物最大反射損耗為-45dB，這證明了其成為Ku波段雷達吸收材料（RAM）的可行性。
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    對於常見的聚合物複合材料，擊穿強度的下降主要歸因於高介電常數的陶瓷與低介電常數的聚合物界面處的電場畸變[1,2]，以及相鄰納米顆粒之間的可能接觸和結構缺陷[3]，而這些缺陷在聚合物/陶瓷納米複合材料中普遍存在。
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  • 如何完成從微波頻率到毫米波頻率的設計轉變
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  • 一文掌握微波傳輸線基礎
    注釋2：文章部分圖片來自網絡，如有侵權，請聯繫告知微波傳輸線是微波工程的基礎，今天我們再來詳細學習一下微波傳輸線的基礎知識。目前常用的微波傳輸線包括平行雙線，同軸線，金屬波導，介質波導，微帶線，共面波導，基片集成波導等多種傳輸線形式，每一種傳輸線都有其適用範圍。如上圖所示，微波傳輸線的形式多種多樣，不同的結構應用場景也各有不同。我們下面一一介紹。
  • 雷達(微波)感應天線設計
    該電容量公式為C=εS/d，式中ε為介質（在這裡就是指的PCB板材的介電常數），S為PCB極板面積，d為極板間距也就是PCB厚度。 3. 接收：通過回型天線接收反射回來的雷達波，如果發射與接收波之間有相位移頻，則輸出低頻信號P4。 4.