PDF《当前功能陶瓷发展动向 3》

(3) 重视材料复合技术 (倾斜 功能材料可看成复合的特例) ;

(4) 开始进入智 能化阶段. 下面将分类介绍.

2 电容介质[3 ,4 ] 电子工业特别是计算机和通信 (包括信息 高速公路) ,需要电容量大、 尺寸小而薄、 工作电 压低的电容器.

1986 年,1 μF 容量电容器体积 为3.

2 * 1.

6 * 1. 5mm ,层厚

20 μm ,到2000 年 预计体积为 1.

6 * 0.

8 * 0. 7mm ,层厚

5 μm. 不 但膜变薄 ,层数也增多 :最早期为

100 μm30 层,今天

100 层已普遍 ,今后将达

1000 层. 多层电 容器(MLC) 已成为电容器的主要品种 ,从表

1 列出的产值比即可看出这种变化. 表1多层电容器(MLC) 和其他电 容器的产值比的比较 MLC 瓷片电容 纸介电容 钽电容 铝电容

1980 年47 %

26 %

9 %

3 %

14 %

1993 年84 %

5 %

2 %

7 %

1 % 表面安装技术 (SM T) 是电子机械发展的 主流之一 ,表面安装电容器如

1206 [长0. 12in (≈3mm) ,宽0106in (≈1. 5mm) ] ,0805 ,0603 已大量应用 ,0402 也开始应用 ,使元件如芝麻 大小.

10 年前额定电压 50V ,今天降为 25V 或16V ,10V 或618V 也在计议之中. 层数既然增 多 ,多层要共烧在一起 ,使界面(金属 - 陶瓷) 增加,带来界面问题 ;

膜既薄 ,就需要发展相应的 细颗粒粉体制备或制膜技术 ,并要求环境清洁 (等级 1000) ,材料的介电常数ε应大 ,随电压 的变化应小 ,损耗及温度系数应小 ,因而需要解 决一系列技术问题.ε大小与极化及晶界层性 质有关. 损耗与极化建立的过程有关. 当频率升 高 ,损耗引起的发热及升温变剧 ,易造成破坏. 电容温度系数则与材料固溶体组成、 相变扩散 度及晶粒表层影响有关. 因此 ,电容器的进展涉 及极化、 相变、 晶界、 界面问题 ,以及薄膜物理 等. 为了降低价格 ,应选用低温烧结材料 (如含 铅复合钙钛矿材料) . 我国近年来在低温烧结 MLC 方面 ,有较大进展. 近年来卫星通信、 移动 电话、 高清晰度电视、 电视对话等 需要2―30 GHz 微波介质 ;

希望材料的ε大 ,以减小器件 尺寸 ;

损耗应小 (品质因数 Q 应大) ,因微波频 段使用时 ,如损耗大 ,则加热趋向更甚 ;

频率温 度系数τ f 应小 ,热膨胀低. 材料的 Q 值和制备 方法有关 :有化学法制备 ,材料均匀 , Q 值也 高 ,原料纯细 ,等静压成型的材料较致密 , Q 值大;

热处理也可使 Q 值上升 ,热处理将增大某 些ABO3 化合物中 B 位离子有序. 有人认为 , AB3 + 1/

2 B5 + 1/

2 O3 化合物有希望获得优良材 料. A 为Ba ,Sr ,Ca ,B3 + 为三价稀土 ,而B5 + 为Nb ,Ta. 发现多数含 Ba 化合物频率温度系数τ f 为正 ,而含 Ca 化合物的τ f 为负. 调节 Ba ,Sr ,Ca 的组成比 ,可使τ f 为零.

3 陶瓷封装 要整机小型化 ,不仅元器件应小型化 ,还要 求线路相应小型化. 早先一块基片单层电路 ,已 不能满足要求 ,应更好利用空间 ,使一块基片内 含有叠放的多层布线电路. 为了满足高速信号 输送 ,符合微电子工业的需要 ,这就要求 : (1) 高 密度多层布线 ,减小线长 ,通过薄膜及多层可满 足此要求 ;

(2) 用低ε介电材料及高导电金属 化 ,以减少传输延迟时间 ,例如在电话中不希望 应答迟缓 ;

(3) 阻抗匹配 ,以改进传输特性. 已出 现一系列封装产品结构 ,如插头格架阵列、 球格 架阵等 ,满足了 300MHz 的信号速度的要求. 多 层布线常由有机层(聚酰亚胺) 、 无机层 (Al2O3) 和金属(Mo ,W ,Cu) 的多层复合物构成. 金属材 料应有高电导和高热导 ,热膨胀性能应和陶瓷 相匹配. 基片常用 Al2O3 瓷 ,应光洁平整 ,以防 断线 ,收缩应均匀. 高密度封装要求散热好 ,因 此用高热导材料 AlN. 多层结构中有多层金属、 陶瓷及有机物的交叠层 ,还有大量电路插孔或 电路孔贯通 ,对相互间的热膨胀、 孔位置、 孔径 公差、 扭曲变形允许值等均有规定. 不同布线工 艺 ,可使布线密度差别达几十倍. 导体电路图案 是金属浆料经过模板挤出而形成的 ,然后用溅 ・