LTCC材料共烧的技术基本研究.ppt

LTCC材料共烧技术基础研究 张怀武 教授 LTCC材料共烧技术基础研究 LTCC相关概念及技术机理 实验数据及讨论 实验结果 LTCC技术的概念及其分类_概念 LTCC技术是一种先进的混合电路封装技术 LTCC技术的概念及其分类_概念 LTCC技术的概念及其分类_概念 LTCC技术的概念及其分类_概念 LTCC技术的概念及其分类_概念 LTCC技术的概念及其分类_分类 LTCC技术之国内外发展现状 LTCC技术之国内外发展现状 LTCC技术有待完善的问题 收缩率控制问题 基板散热问题 基板材料的研究 ※选择合适的掺杂，保证材料的高频特性并轻松降低 材料烧结温度 ※材料与内电极的匹配，及进一步提高品质因素，降 低损耗 ※材料的良好机械性能、化学稳定性等 LTCC材料工艺机理及相关理论 LTCC材料工艺机理及相关理论 LTCC材料工艺机理及相关理论 LTCC材料工艺机理及相关理论 LTCC材料工艺机理及相关理论 LTCC材料工艺机理及相关理论 LTCC材料工艺机理及相关理论 LTCC材料工艺机理及相关理论 复合材料工艺 复合材料工艺 实验数据及讨论 部分工艺条件对NiZn铁氧体磁性能影响 预烧温度对品质因数Q的影响 现象：品质因数随预烧温度的 升高而增大，1100℃后Q值下 降。 原因：较高预烧温度可促进固相 反应的完全，增加成型密度， 从而增加磁芯的密度；当预烧 温度超过1100℃，固相反应完 全，材料活性降低。 部分工艺条件对NiZn铁氧体磁性能影响 预烧温度对磁导率μ′ 的影响 现象：相同Ts下的铁氧体磁导 率μ′随预烧温度的升高逐 渐下降。 原因：预烧温度低时，材料固 相反应生成的立方尖晶石相 并不稳定，二次粉碎时的机 械能易使部分晶格扭曲变形， 粉体表面活性增大，烧成阶 段晶粒生长速度比高预烧温 度时快，晶粒大，晶界薄，磁导率大。 部分工艺条件对NiZn铁氧体磁性能影响 烧结温度Ts对Q的影响 现象：随着烧结温度的增加，Q 值逐渐减小。 原因：随Ts的升高，磁芯内密度 增加，气孔减少，晶粒粗大， 晶界处电阻率ρ减小，Q值减 小。 另外，随Ts的升高，Zn挥 发增加，引起Fe2+增多，八面 体位就出现不同价的电子导电, 激活能最低，具有强导电性。 铁氧体的电阻率ρ降低，涡流 损耗增加，Q值减小。 部分工艺条件对NiZn铁氧体磁性能影响 烧结温度Ts对μ′的影响 Ts1320℃时：磁导率μ′ 随Ts的升高而升高 原因：晶粒增大，晶界变薄；磁化以畴移为主。 Ts1320℃时：磁导率μ′ 随Ts的增加而降低 原因：异常晶粒生长 部分工艺条件对NiZn铁氧体磁性能影响 Ts=1320℃的SEM Ts＝1250℃的SEM 烧结温度为1320℃时：晶粒大小不均匀，出现异常晶粒(20 μm) 烧结温度为1250℃时：晶粒细小，较为均匀。 CuO掺杂对NiZn铁氧体磁性能影响 CuO对起始磁导率μi的影响 规律：随CuO含量的增加铁氧体的μi降低。 原因：Cu2+倾向占据八面体(B)位，产生能级分裂，改变核外电子云分布，晶体点阵发生畸变，增加各向异性能。μi降低。 μi与各向异性能关系： μi∝ （λs－饱和磁致 伸缩系数，σ－内应力） CuO掺杂对NiZn铁氧体磁性能影响 CuO对Ts的影响 规律：随着CuO含量的增加NiZn铁氧体的烧结温度Ts降低。 原因：CuO的熔点较低，高温烧结过程中产生液相，促进固相反应的发生。 CuO掺杂对NiZn铁氧体磁性能影响 CuO对品质因数Q的影响 规律：掺有CuO的铁氧体Q值普遍升高。 原因：Ts的降低减少Zn挥发，从而Fe2+，提高电阻率，增加Q值。 另外CuO的增加冲淡了铁氧体中Zn百分含量，也起到降低Zn的挥发的作用。 MnCO3掺杂对NiCuZn铁氧体磁性能影响 MnCO3含量对μi的影响 现象：随MnCO3含量的增加，NiCuZn铁氧体的起始磁导率μi降低。 MnCO3掺杂对NiCuZn铁氧体磁性能影响 含6wt％MnCO3的NiCuZn铁氧体x衍射图谱 说明：未出现MnFe2O4的三强峰，铁氧体为NiCuZn尖晶石结构。 MnCO3掺杂对NiCuZn铁氧体磁性能影响 MnCO3含量对Q值的影响 规律：频率f低于1000KHz时,Q值随掺入量的增加而增加；f高于1000KHZ