《先进陶瓷材料及进展》第6章低介装置陶瓷

1、第六章第六章 低介装置陶瓷低介装置陶瓷 6-1 6-1 低介装置瓷的基本知识低介装置瓷的基本知识 用于电子技术、微电子技术和光用于电子技术、微电子技术和光电子技术中起绝缘、支撑、保护作用电子技术中起绝缘、支撑、保护作用的陶瓷装置零件、陶瓷基片以及多层的陶瓷装置零件、陶瓷基片以及多层陶瓷封装等的瓷料。陶瓷封装等的瓷料。 例如：高频绝缘子骨架、电子管底例如：高频绝缘子骨架、电子管底座、电阻器基片、厚薄膜混合集成电座、电阻器基片、厚薄膜混合集成电路基片、微波集成电路基片等。路基片、微波集成电路基片等。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础陶瓷基片陶瓷基片陶瓷封装陶瓷封装电子

2、用陶瓷零件电子用陶瓷零件 6-1 6-1 低介装置瓷的基本知识低介装置瓷的基本知识第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 ：a、介电系数低，、介电系数低， 10 b、介电损耗小，、介电损耗小，tg 为为210-4910-6 c、抗电强度高，、抗电强度高，10kv/mm d、绝缘电阻高，、绝缘电阻高，1012(20)2. 机械性能：机械性能：a、抗弯强度（、抗弯强度（45600）MPa b、抗拉强度（、抗拉强度（4002000）MPa6. 热性能：热性能：a、线热膨胀系数小、线热膨胀系数小 b、热导率高、热导率高 c、耐热冲击、热稳定性好、耐热冲击、热稳定性好6-1 6

3、-1 低介装置瓷的基本知识低介装置瓷的基本知识第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础6-2 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷 6-2-1 滑石瓷滑石瓷 6-2-2 氧化铝瓷氧化铝瓷 6-6-6 高热导率陶瓷基片高热导率陶瓷基片 6-2-4 透明陶瓷透明陶瓷第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷 1 1、滑石的结构、滑石的结构 滑石瓷分子式：滑石瓷分子式：6MgO4SiO2H2O 滑石矿为层状结构的镁硅酸盐，属滑石矿为层状结构的镁硅酸盐，属单斜晶系，单斜晶系，SiO4四面体联结成连四面体联结成连续的六方

4、平面网，续的六方平面网，活性氧离子朝向活性氧离子朝向一边，每两个六方网状层的活性氧一边，每两个六方网状层的活性氧离子彼此相对，通过一层水镁氧层离子彼此相对，通过一层水镁氧层联结成复合层。联结成复合层。复合层复合层共价键共价键离子键离子键分子键分子键第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷2、滑石的相、滑石的相变变120200，脱去吸附水，脱去吸附水1000，脱去结构水，转变为偏硅酸镁，脱去结构水，转变为偏硅酸镁OHSiOSiOMgOOHSiOMgO22222)(3431557，再次失去，再次失去Si，生成镁橄榄石，生成镁橄榄石222

5、2)(2SiOSiOMgOSiOMgO第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷232)(SiOMgSiOMgO2700212002SiOMgOSiOMgOSiOMgOCC 呈单链状辉石结构，它有三种晶型：呈单链状辉石结构，它有三种晶型：顽辉石顽辉石原顽辉石原顽辉石 斜顽辉石斜顽辉石单单斜斜斜斜方方（正正交交）低低温温稳稳定定相相（斜斜顽顽灰灰石石）高高温温稳稳定定相相（原原顽顽辉辉石石同同质质异异构构缓缓变变（室室温温）偏硅酸镁偏硅酸镁原顽辉石是滑石瓷的主晶相，有少量斜顽辉石原顽辉石是滑石瓷的主晶相，有少量斜顽辉石第第6 6章章 I

6、nternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷3、滑石瓷存在的问题及解决方案、滑石瓷存在的问题及解决方案(1) 老化老化(2) 开裂开裂(3) 烧结温区过窄烧结温区过窄第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷(1) 老化（粉化）老化（粉化）:l 老化原因：老化原因：l 防老化措施：防老化措施： a. 用粘度大的玻璃相包裹晶粒，防止相变用粘度大的玻璃相包裹晶粒，防止相变 b. 抑制晶粒生长抑制晶粒生长 c. 去除游离石英去除游离石英老化老化微裂纹、白斑微裂纹、白斑内应力内应力体积体积密度密度斜顽辉

7、石斜顽辉石原顽辉石原顽辉石第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷(2) 开裂开裂l 开裂原因：开裂原因：l 防开裂措施：防开裂措施： a. 16001650高温高温预烧预烧 b. 热压铸成型热压铸成型成 成型 型过 过程 程中 中的 的定 定向 向排 排列 列外 外因 因各 各向 向异 异性 性层 层状 状结 结构 构内 内因 因) () (晶 晶粒 粒结 结构 构定 定向 向排 排列 列密 密度 度各 各向 向异 异性 性收 收缩 缩各 各向 向异 异性 性第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2

8、 典型低介装置瓷典型低介装置瓷(3) 烧结温区过窄烧结温区过窄 MgO-Al2O6-SiO2系统的最低共熔点为系统的最低共熔点为1665，其组成为其组成为MgO(20%)、Al2O6(18.6%)、SiO2(61.4%)，与滑石瓷的组成非常接近，故滑石瓷在与滑石瓷的组成非常接近，故滑石瓷在1650左右开左右开始出现液相，并随温度的升高，液相数量急剧增加，始出现液相，并随温度的升高，液相数量急剧增加，使胚体软化、变形、甚至报废。使胚体软化、变形、甚至报废。 由于粉料经高温预烧后活性下降，烧结温度过低由于粉料经高温预烧后活性下降，烧结温度过低会出现生烧。因此滑石瓷的烧结温区一般为会出现生烧。因此滑

9、石瓷的烧结温区一般为1020。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 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 扩展下限：扩展下限：a)、提高粉料的活性：粉料细化，降低预烧、提高粉料的活性：粉料细化，降低预烧温度或采用一次配料成瓷；温度或采用一次配料成瓷； b)、加入助熔剂、加入助熔剂BaCO6：在：在800950出现出现Ba-Al-Si玻璃，包裹偏硅酸镁晶粒促进烧玻璃，包裹偏硅酸镁晶粒促进烧结；结；l 扩展上限：扩展上限：a)、提高玻璃相黏度：、提高玻璃相黏度：b)、加入阻制剂、加入阻制剂ZrO2、ZnO，使，使Mg-Al-Si

10、液相黏度大，胚体不易变形。液相黏度大，胚体不易变形。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 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 电阻基体电阻基体第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷5、其他滑石类瓷简介、其他滑石类瓷简介(1) 镁橄榄石瓷（镁橄榄石瓷（MgOSiO2）(2) 堇青石瓷（堇青石瓷（ 2MgO2Al2O65SiO2

11、）第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 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、镁橄榄石瓷在高温、高频下介电性能优于滑石瓷；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合金相匹合金相匹配，有利于真空封接；配，有利于真空封接；d、可作金属膜电阻，碳膜电阻和绕线电阻、可作金属膜电阻，碳膜电阻和绕线电阻的基体以及的基体以及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；第第6 6章章 InternetInt

12、ernet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷(2) 堇青石瓷堇青石瓷a、线膨胀系数小，室温到、线膨胀系数小，室温到800：0.91.410-6/，陶，陶瓷材料中最小。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、材料中离子排列不够紧密，晶格内存在大的空隙，很、材料中离子排列不够紧密，晶格内存在大的空隙，很难烧结。难烧结。d、机电性能差。、机电性能差。改进措施改进措施: i. 超细粉料超细粉料1m；ii. 加入矿化剂（长石、加入矿化剂（长石、LiF、B2O6、BaCO6等）；等）；iii. 制成多孔陶瓷；制成多孔陶瓷；iiii. 制制成低热膨胀、

13、高机械强度的陶瓷材料（掺加刚玉）。成低热膨胀、高机械强度的陶瓷材料（掺加刚玉）。 堇青石是一种堇青石是一种硅酸盐硅酸盐矿物矿物，它可呈无色，但通常，它可呈无色，但通常具有浅蓝或浅紫色，具有浅蓝或浅紫色，玻璃光泽玻璃光泽。堇青石还具有一个。堇青石还具有一个特点，它们会在不同的方向上发出不同颜色的光线，特点，它们会在不同的方向上发出不同颜色的光线，这叫这叫多色性多色性。品优色美的堇青石被当作宝石，除此。品优色美的堇青石被当作宝石，除此以外，堇青石没有什么以外，堇青石没有什么工业工业上的用途。堇青石产于上的用途。堇青石产于片岩片岩、片麻岩及蚀变火成岩中。人们因此也称堇青、片麻岩及蚀变火成岩中。人们因

14、此也称堇青石为石为二色石二色石。人工可以合成镁堇青石，用于。人工可以合成镁堇青石，用于耐火材耐火材料料。 堇青石的颜色近似堇青石的颜色近似蓝宝石蓝宝石，所以又称之为水蓝，所以又称之为水蓝宝石（宝石（water sapphire）。）。1.1.铁堇青石铁堇青石 : : 堇青石中的两个主要成份镁和堇青石中的两个主要成份镁和铁铁可以做同可以做同像替代，当铁元素含量大于镁元素称之为铁堇青石。像替代，当铁元素含量大于镁元素称之为铁堇青石。2.2.堇青石堇青石 : : 即即镁镁含量高于铁含量时称为堇青石，较出名含量高于铁含量时称为堇青石，较出名的是产于印度的富镁品种，常被用来做成宝石又称为的是产于印度的富

15、镁品种，常被用来做成宝石又称为印度石。印度石。3.3.血点堇青石血点堇青石 : : 主要产地在主要产地在斯里兰卡斯里兰卡，主要特征为其内，主要特征为其内部的部的氧化铁氧化铁澡片含量丰富且呈现特定方向排列使得堇澡片含量丰富且呈现特定方向排列使得堇青石带有色带时被称为血点堇青石。青石带有色带时被称为血点堇青石。 堇青石的主要产地为巴西，印度，斯里兰卡，缅甸，堇青石的主要产地为巴西，印度，斯里兰卡，缅甸，马达加斯加，马达加斯加，中国中国台湾的台湾的兰屿兰屿也有少量的发现。也有少量的发现。 堇青石的分类堇青石的分类堇青石的颜色有蓝色，浅蓝堇青石的颜色有蓝色，浅蓝色，浅紫色，浅黄色，及淡色，浅紫色，浅黄

16、色，及淡褐色，说到颜色就不得不提褐色，说到颜色就不得不提一下堇青石最重要的一项特一下堇青石最重要的一项特征也就是它的二色性，这也征也就是它的二色性，这也是大家用肉眼来区分堇青石是大家用肉眼来区分堇青石与蓝宝石的最大不同点。与蓝宝石的最大不同点。 第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷 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、改进工艺性能降低烧结温度、改进工艺性能的措施的措施第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置

17、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Al2O6为主要原料，为主要原料，-Al2O6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Al2O675%以上以上的称为高铝瓷。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Al2O6瓷、黑色瓷、黑色Al2O6瓷、透明瓷、透明Al2O6瓷。瓷。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6

18、-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷瓷料类别瓷料类别Al2O6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%刚玉莫来石瓷刚玉莫来石瓷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%或以下或以下氧化铝陶瓷按氧化铝陶瓷按Al2O6含量分类含量分类第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 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Al2O6含量的增加，含量的增加，Al2O6的机电性的机电性能和热性能愈来愈好，表现在：能和热性能

19、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Al2O6含量的增加，氧化铝瓷的含量的增加，氧化铝瓷的工艺性能却愈来愈差，表现在：可塑性工艺性能却愈来愈差，表现在：可塑性，烧结温度烧结温度，机加工难度，机加工难度，对原材料的要求，对原材料的要求第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 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Al2

20、O6） 钠灯（透明钠灯（透明Al2O6） 宇宙飞船的视窗（透明宇宙飞船的视窗（透明Al2O6）第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 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第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷(1) 天然矿物天然矿物l由铝矾土矿（由铝矾土矿（Al2O66H2O）经化学方法处理得到，）经化学方法处理得到，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，20

21、80ml氧化铝的三种晶型：高温氧化铝的三种晶型：高温型、低温型、低温型和中温的型和中温的型，型，只有只有-Al2O6具有优良的电器性能，结构紧密、硬度具有优良的电器性能，结构紧密、硬度大、损耗小、绝缘好，大、损耗小、绝缘好，- Al2O6的性能最差。故对工的性能最差。故对工业业Al2O6在配料前必须经高温煅烧（预烧），使在配料前必须经高温煅烧（预烧），使-Al2O6-Al2O6第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 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，保证产品尺寸的准减少胚体的烧结收缩率，保证产品尺寸的准确

22、性确性l 可使碱金属离子减少或去除，起纯化的作用，可使碱金属离子减少或去除，起纯化的作用，破坏破坏Al2O6颗粒聚集状态，以获得细颗粒的原颗粒聚集状态，以获得细颗粒的原料。料。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 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、高均匀度的超细粉料可获得高纯、高均匀度的超细粉料,平均粒径平均粒径1060nm，比表面积，比表面积55010%m2/g，纯度高达，纯度高达99%以上。以上。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基

23、础 6-2 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Al6+溶液雾化成微小液滴，快速冻结为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，干燥形固体，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。成无水盐，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，成本低第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 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

24、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、TiO2.l 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.第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 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-多层基片多层基片第第6 6章章 In

25、ternetInternet应用基础应用基础 6-2 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热导率，低膨胀系数，高绝缘电阻和抗电高热导率，低膨胀系数，高绝缘电阻和抗电强度，低介电常数和低的介质损耗。强度，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。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 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属导热

26、的主要机金属导热的主要机制是通过大量质量制是通过大量质量很轻的自由电子的很轻的自由电子的运动来迅速实现热运动来迅速实现热量的交换，因而具量的交换，因而具有较大的热导率，有较大的热导率，但不适合制作但不适合制作IC基基片（导电性）。片（导电性）。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷陶瓷是绝缘体，没有自由电子，其热传导机理是由晶格振陶瓷是绝缘体，没有自由电子，其热传导机理是由晶格振动的格波来实现的，根据量子理论，晶格波或热波可以作动的格波来实现的，根据量子理论，晶格波或热波可以作为声子的运动来描述，即热波既具有波动性，又具有粒子为声

27、子的运动来描述，即热波既具有波动性，又具有粒子性。通过声子间的相互碰撞，高密度区的声子向低密度区性。通过声子间的相互碰撞，高密度区的声子向低密度区扩散，声子的扩散同时伴随着热的传递。扩散，声子的扩散同时伴随着热的传递。 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）第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 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

28、。 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。dVlCK)()(31第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 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 结构单元种类较少，原子量或平均结构单元种类较少，原子量或平均原子量均较低；原子量均较低；l 不是层状结构；不是层

29、状结构； 第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷高热导率晶体都是由高热导率晶体都是由原子量较低的元素原子量较低的元素构成的构成的共价键或共价键很强共价键或共价键很强的的单质晶体单质晶体或或二元化合物二元化合物。此类非金属晶体有：金刚石（昂贵）、石墨此类非金属晶体有：金刚石（昂贵）、石墨（电子电导）、（电子电导）、 立方立方BN（昂贵）、（昂贵）、SiC（难烧（难烧结，需热压）、结，需热压）、 BP（对杂质敏感）、（对杂质敏感）、 BeO、AlN。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置

30、瓷典型低介装置瓷4、高导热陶瓷材料特征比较、高导热陶瓷材料特征比较第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 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/cm6)2.9热导率热导率/(W/m)610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关键：降低烧结温度关键：降低烧结温度添加剂：添加剂：MgO、Al2O6问题：加入添加剂会使问题：加入添加剂会使热导率降低热导率降低Be-OBe-O共价键较强共价键较

31、强平均原子量仅平均原子量仅1212第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 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 /)6.5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/m51011Al-NAl-N共价键强共价键强平均原子量平均原子量20.4920.49热导率高热导率高热膨胀系数与热膨胀系数与Si Si接近接近6 66.86.8第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础

32、6-2 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（Multi Chip Module）将多个半导体集成将多个半导体集成电路元件以裸芯片的状态搭载在不同类型的布线电路元件以裸芯片的状态搭载在不同类型的布线板上，经整体封装而构成的多芯片组件。板上，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应用：武器系统、航天电子、高频雷达、超级计应用：武器系统、航天电子、高频雷达、超级计算机（算机（CPU封装）、通讯、传真、数据处理、高封装）、通讯、传真、数据处理、高清晰度电视、摄像机、汽车电子等。清晰度电视、摄像机、汽车电

33、子等。第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-2 典型低介装置瓷典型低介装置瓷l要求：多层布线层要求：多层布线层间隔介质的间隔介质的小小（减少信号传输延（减少信号传输延迟时间，实现信号高速处理），迟时间，实现信号高速处理），高热导率高热导率（层数（层数（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 烧结温度烧结温度8501000，可使用阻值低的导体材料（，可使用阻值低的导体材料（Pd-Ag、Au、Cu），减小布线电阻），减小布线电

34、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 第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-6 低温共烧陶瓷基片低温共烧陶瓷基片 l 目前已实现多达目前已实现多达50层、层、16英寸，英寸，应用频率为应用频率为50MHz5GHz的的LTCC集成电路集成电路l 日 本 富 士 通 已 研 制 出日 本 富 士 通 已 研 制 出 6 1 层 ，层 ，245mm的共烧结构的共烧结构l 美 国美 国

35、I B M 公 司 研 制 出 了公 司 研 制 出 了 6 6 层层LTCC基板的多芯片组件基板的多芯片组件第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-6 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷 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 第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-6 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷2、 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第第6 6章章 InternetInternet应用基础应用基础 6-6 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介电损耗介电损耗/10-2电阻率电阻率/