吉林建筑大学 吉林省长春市 130117
摘要：目的：研究低温烧结基板用SiO2-BPO4 /LMZBS玻璃陶瓷的制备。方法：制备低温烧结基板用SiO2-BPO4 /LMZBS玻璃陶瓷，经对其制备出的材料成分进行分析，结果表明，在材料性能、制备工艺、应用成绩上效果较明显。结果：比之传统烧结工艺，通过进一步降低烧结温度，在提升节能效果、介电常数上，经证实制备工艺较为成熟，推广应用价值广阔。结论：SiO2-BPO4 /LMZBS玻璃陶瓷用于低温烧结基板的制备中，具有突出的应用优势。
关键词：低温烧结基板；SiO2-BPO4 /LMZBS玻璃陶瓷；制备
陶瓷材料以Silicon oxide，alumina，potassium oxide，sodium oxide，calcium oxide，magnesium oxide，iron oxide，titanium oxide为主要成分。且以粘土、石英、钾钠长石等为主材料。SiO2-BPO4 /LMZBS玻璃陶瓷的制备用于低温烧结基板，在加速度计、陀螺仪、深紫外 LED 等电子器件的气密封装等具有重要的意义。制备含腔体（围坝）结构三维基板，在实际的封装应用需求中，发挥了显著的效果。现就低温烧结基板用SiO2-BPO4 /LMZBS玻璃陶瓷的制备与研究分析如下：
1、低温烧结基板和SiO2-BPO4 /LMZBS玻璃陶瓷概述
共烧陶瓷基板主要涵盖高/低温基板、多 层 烧 结基 板、直接粘接或多层镀铜三维陶瓷基板等主要类型。且HTCC/LTCC将Al2O3 或 AlN陶瓷粉加入有机黏结剂。基于膏状陶瓷浆料的陶瓷浆料，刮干后形成生胚；依据线路层设计钻导通孔和丝网印刷金属浆料行布线和填孔，叠加各生胚层，置于高温炉（1600°C）中烧结而成。但受丝网印刷工艺、基板线路精度等，对提高机械强度和热导率 [20 W/（m•K）~ 200 W/（m•K）]，为进一步稳定物化性能，更好地在封装上达成了较好的效果，同时降低了约 >21%的能耗。
2、低温烧结基板用SiO2-BPO4 /LMZBS玻璃陶瓷制备细则
2.1制备背景
整合组件基板材料下的低温共烧陶瓷（LTCC），以成为近年间发展起来的材料。在应用领域，通过集成无源集成主流技术，在新型元件产业的经济增长点上，具有更佳的机械使用性能。制备PbO-B2O3-SiO2玻璃以及CaO-B2O3-SiO2玻璃，通过差热分析（DTA）、双光束红外谱仪（IR）、X-射线衍射（XRD）、半球点等测试手段对玻璃的析晶、结构和性能进行深入研究；将玻璃与氧化铝进行复合，通过膨胀仪、介电宽频谱仪等对复合材料的烧结性能、介电性能等进行分析。
2.2制备方法
将36g CaCO3、24.04g SiO2及14.832g H3BO3的粉末混合；将步骤好的上述粉末以去离子水为溶剂，湿式球磨混合6h后烘干；将烘干后的粉末在1500℃大气气氛中高温熔融1h，冷却后形成CBS玻璃碎块；将CBS玻璃碎块以去离子水为溶剂，湿式球磨6h，然后在100℃下烘干获得CBS玻璃粉；将CBS玻璃粉与13.21g Al2O3混合，以去离子水溶剂，湿式球磨混合8h，烘干后添加剂量占原料总质量的3～6％的丙烯酸溶液作为粘结剂进行造粒；将造粒得到的颗粒干压成型，成型压力为20Mpa；将干压成型的材料置于825℃ 850℃大气氛围中烧结1h，制成高强度玻璃陶瓷复合基板材料。
2.3制备结果
依据高硼硅玻璃 =80% SiO2 + 13% 氧化硼 +4% 氧化钠 + 3% 氧化铝，对应玻璃化温度为610℃，软化点温度为820%。具体制备方法为，使用铂金坩埚将混合均匀的所述原料熔融成玻璃液，用铂金管以0.5-3L/min的流量向所述玻璃液底部通入氧气或液氧10-60min；静止1-2h后，使用框式铂金搅拌器以20-100rpm的转速搅拌所述玻璃液2-5h，降温、成形、退火、物理抛光后得高硼硅玻璃。透过率增益随入射角增加而增大，斜入射光入射角从0°增至60°仍能有效覆盖钕玻璃的主吸收峰，此时平均透过率增益从7.2%增至10.2%；在150 ℃下进行热处理后，膜层具有一定的耐擦拭性能，表面均匀性良好，均方根粗糙度为4.00 nm。
2.4制备中的关键技术
制备中的关键技术将分别配制的四硅酸乙酯乙醇溶液逐滴滴入混合水溶液中后搅拌并老化，再向得到的SiO2碱性溶胶中滴加硝酸水溶液后，向其中依次加入水以及乙醇和四硅酸乙酯的混合液，经搅拌后得到酸碱复合溶胶，之后，先向其中添加聚乙二醇300并搅拌老化后，将衬底置于得到的镀膜用溶胶中进行浸渍提拉镀膜后晾干，再对得到的覆有薄膜的衬底退火，制得目的产物。
2.5玻璃+陶瓷复合系
以玻璃陶瓷为基体，以陶瓷、碳、金属等纤维、晶须、晶片为增强体，通过复合工艺所构成的复合材料。主要有锂铝硅微晶玻璃（LAS，1000~1200℃）、镁铝硅微晶玻璃（MAS，1200℃）、钡镁铝硅微晶玻璃（1250℃）、四元莫来石（约1500℃）和六方钡长石（约1700℃）等。玻璃陶瓷基复合材料的力学性能特别是韧性比原基体材料确实有较大的提高。
2.6制备工艺和应用
以低温烧结基板用SiO2-BPO4 /LMZBS玻璃陶瓷在新型绿色装饰材料的应用中，具有耐酸耐碱性、抗冻性、耐污、无放射性污染、镜面效果良好等优势。Neopariés LT的玻璃陶瓷板，其主要晶相为硅灰石，被认为是室内和室外应用中石材的理想替代品。而在光学应用中，基于铝硅酸锂（LAS）体系的透明和低热膨胀的玻璃陶瓷；在替代玻璃和单晶在微芯片激光器、光纤放大器和高功率二极管泵浦固态激光器等光学领域成为新一代光学材料。军事应用 在军事领域层面，要满足大气层中高速飞行所产生的临界条件，如低热膨胀系数、高机械强度、高耐磨性、高导航雷达波透明度；在军用微晶玻璃的化学成份、显微结构和制备工艺上更具优势。而在生物医学应用中，基于磷灰石和β-硅酸盐（CaO-SiO2）晶体的A-W玻璃陶瓷，即氧化锆增强的CaO-Al2O3-SiO2系玻璃陶瓷成为一种新型的牙科材料。而在电子应用中，玻璃陶瓷基板上的硅芯片封装中，达到负膨胀、零膨胀直到100×10-7/℃以上的热膨胀系数，使其能够与众多材料膨胀特性相匹配效果。而在厨具应用中，Li2O-Al2O3-SiO2（LAS）系统在承受800-1000℃的反复快速温度变化上前景更广阔。
综上所述，SiO2-BPO4 /LMZBS玻璃陶瓷用于低温烧结基板的制备中，具有突出的应用优势。
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