低温共烧陶瓷复习整理资料

湖北大学《多层低温共烧陶瓷技术》期末考试复习资料————————————————第一章————————————————————1给出LTCC的全称和简要定义全称：低温共烧陶瓷（Low-Temperature Co-fired Ceramics）定义：LTCC技术是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个被动组件（如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等）埋入多层陶瓷基板中，然后叠压在一起，内外电极可分别使用银、铜、金等金属，在900℃下烧结，制成三维空间互不干扰的高密度电路，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块。

2LTCC的技术优势（高频特性、热稳定性和电容量）（1）陶瓷材料具有优良的高频高Q特性，使用频率可高达几十GHz；（2）具有较好的温度特性，如较小的热膨胀系数、较小的介电常数温度系数；（3）可以制作层数很多的电路基板，并可将多个无源元件埋入其中，除L、R、C 外，还可以将敏感元件、EMI 抑制元件、电路保护元件等集成在一起，有利于提高电路的组装密度；（4）能集成的元件种类多、参量范围大，可以在层数很多的三维电路基板上，用多种方式键连IC 和各种有源器件，实现无源/有源集成；（5）可靠性高，耐高温、高湿、冲振，可应用于恶劣环境。

3热稳定性能的测试方法和测试条件测试方法：名称内容温度循环试验（气体）-60 ℃，20min 150 ℃，20min,1000次循环压力蒸煮试验110 ℃，85%相对湿度，1.2atm,500h热暴露试验150 ℃，2000h————————————————第二章————————————————————1在LTCC中所用陶瓷材料的要求是什么陶瓷材料性能要求：（1）温度低于1000℃；（2）介电损耗要小；（3）介电常数与电路功能匹配；（4）热膨胀小，热导高；（5）强度大。

2列出10种LTCC所用陶瓷材料典型添加物BaSnB2O6、BaZrB2O6、Ba(Cu1/2W1/2)O3、Bi2O3-CuO 型、Pb(Cu1/2W1/2)O3、Bi2O3-Fe2O3 型、PbO-Sb2O3 型、PbO-V2O3 型、Pb5Ge2.4Si0.6O11、Pb5Ge2O11、LiF、B2O3、Bi2O3、Pb2SiO4、Li2Bi2O5（15种，任选10种）3玻璃起泡的原因原因：（1）烧结时样品表面首先烧结，并在样品表面形成一烧结良好的烧结膜，当在高温时，材料中气体释放或残余的有机胶排出时，就会形成气孔；（2）溶解于低温共烧陶瓷用的玻璃料粉中的气体在高温时释放而产生气孔。

4介电损耗的机理有哪几种机理4种：（1）通过电气传导的传导损耗；（2）在电场的作用下，当碱离子OH-等离子进行相邻位置之间的互换时所产生的偶极子弛豫损耗；（3）在电场作用下，偶极子立即发生转向，玻璃的网络结构产生畸变的畸变损耗；（4）当在由大量结构离子和周围的化学键强度所决定的固有振荡频率下而存在谐振时产生的离子振动损耗。

5影响玻璃/陶瓷复合材料的机械强度有哪3个因素3个因素：（1）组成（陶瓷的含量）；（2）气孔率；（3）陶瓷的粒径。

————————————————第三章————————————————————1对LTCC中所用导体材料有哪些要求性能要求：（1）低电阻；（2）同陶瓷烧结收缩行为匹配；（3）抗徙动性；（4）适应焊接和线胶；（5）高热导；（6）低成本。

2如何制备导电油墨将导电金属粉料分散于作为胶体或可塑剂的有机媒介中，用滚筒进行混磨，并要进行搅拌捏炼。

3高温法制备氧化铝基板的厚膜金属化的机理是什么机理：（1）油墨中的Mn被潮湿的气体氧化而成MnO；（2）MnO与氧化铝反应形成尖晶石，接着与氧化铝中的熔融物反应，生成高流动性玻璃相（然后尖晶石也许消失）；（3）通过毛细管作用玻璃渗透进Mo金属化层空间；（4）玻璃固化，基板和金属化层锚定胶着。

4解释什么是抗电徙动性抗电徙动性：抵抗由于电场的影响产生金属元素移动的性能。

————————————————第四章————————————————————1控制电阻值的方法有哪些三种方法：（1）控制电阻的尺寸；（2）控制材料的组成；（3）微调（在电阻形成以后用激光来微调电阻膜从而改变电阻值的一种方法）。

2高介电常数材料引入低温共烧陶瓷的方法有哪些2种方法：（1）将介电材料制成糊膏，用丝网将其印刷在绝缘材料生片中；（2）将介电材料制成生片，再和绝缘材料生片一同叠片，在多层结构中形成一介电层。

————————————————第五章————————————————————1LTCC制备过程中主要工序是什么主要工序：粉料准备、混合、流延、冲片、冲孔、绘图、叠层和烧结。

2低温共烧陶瓷中常加哪些有机材料，各种有机材料的作用是什么种类作用黏结剂增加成型性并赋予坯体一定的强度。

可塑剂使浆料具有流动性，赋予坯体一定的可塑性和柔软性。

分散剂控制浆料PH和颗粒表面电荷，提供颗粒之间的位阻，分散凝聚的颗粒。

防沫剂防止浆料中出现泡沫。

表面处理耦合剂用降低表面张力的方法来改善陶瓷粉末的润湿性。

3所加黏结剂有哪些要求要求：低温共烧陶瓷中使用的黏结剂要满足料浆制备、生片和叠层体各个工序的功能和作用的要求。

（1）在浆料制备的混合工序中，黏结剂与其他有机材料的溶解性及与无机材料粉料的具有良好的湿润性，黏结剂的型号和种类对浆料的黏性行为有很大影响；（2）在由浆料制成生片过程中，确保生片中不会出现裂纹等缺陷；（3）在生片制成之后，只到叠层工序，在脱载膜、冲片和冲孔时，生片有良好的机械强度并有良好的可操作性和柔软性；（4）在印刷工序，当用电极油墨印刷电路图形时，黏结剂必须不溶解于油墨溶剂中，也不会被油墨中的溶剂湿润；（5）在叠层的热压工序中，黏结剂能够将单个生片很好地胶黏在一起并且满足不因黏结剂气化而使生片各层间产生气泡（6）在热压过程中，黏结剂不应该气化而使生片各层之间留下气隙；（7）在烧结过程中，黏结剂逐渐地受热分解，最后所有的残留物都被除去。

4低温共烧陶瓷生成所用可塑剂的质量要求有哪些要求：（1）与树脂黏结剂有良好的兼容性；（2）沸点高，蒸气压低；（3）高的可塑效率；（4）对热、光和化学物质的稳定性；（5）在低温下有极好的柔软性；（6）与其他物质接触时，可塑剂不易迁移等。

————————————————第六章————————————————————1图文生片流延设备示意图2生片特性有哪些要求要求：（1）厚度一致；（2）尺寸和特性的改变尽量小；（3）各向异性小；（4）一定的机械强度；（5）表面有一定的光洁度；（6）与导电油墨有良好的黏附；（7）与油墨有良好的兼容性；（8）叠层后有弹性和热塑性。

3生片的评价方法有哪几种三种：（1）表面粗糙度（用表面粗糙度测量仪在一个固定的扫描距离内测量表面外形轮廓，再通过数字转换而获得的）；（2）拉伸试验（拉伸强度和延伸率是表示生片力学性质的两项目指标，通常通过拉伸实验来进行）；（3）透气性（一个密封容器中充以一定压力的氦气，试验片与外部空气接触，气体从实验片平面泄露，测量回复到外部气压的时间）。

4影响生片特性的因素有哪些影响因素：（1）空孔和有机成分的影响；（2）含水量和湿度的影响；（3）温度的影响。

————————————————第七章————————————————————1图文间隙丝网印刷的原理原理：是在掩模与生片之间留有空隙，当刮墨刀压过掩模时，导电油墨被推过生片上的掩模孔口，压力通过刮墨刀施加在导电油墨上，刮墨刀的端部会经受弹性变形，将导电油墨印在生片上，同时，丝网释放，脱离于油墨的接触。

2印刷的工艺条件有哪些工艺条件：（1）刮墨刀速度；（2）刮墨刀压力；（3）刮墨刀角度。

3对填过孔工序的要求是什么要求：导体要均一，填充尽可能不要过紧，导体的最佳填充比要根据其周围陶瓷生片中粉料的填充密度而定。

4叠层体中生片的层间黏结方法是什么2种：（1）用热熔树脂胶结；（2）用不平界面的机械胶结（互锁胶结）。

5烧结后分层典型形式有哪几种5种：垂直开裂；分阶式夹层分层；环形分层；内部夹层分层；表面起泡。

6分阶式夹层分层的原因是什么原因：是由于接地面和电源面的表面剥离所造成的。

7如何防止分层有效方法：优化叠层条件（温度和压力）；改善生片树脂成分和导电油墨的黏结性质和检查压力的均匀性等；在通常不设置电路导体的边缘部位配以虚假导体，用以调节厚度。

————————————————第八章————————————————————1铜和陶瓷同时烧结时的技术要点是什么要点：（1）控制烧结收缩及基板的整体变化；（2）控制两种材料的烧结收缩行为，避免微观和宏观缺陷；（3）实现烧结中导体材料的抗氧化和黏结剂的排除。

2铜和陶瓷同时烧结时形成气孔的可能原因是什么3种：（1）随着铜蒸气压的增大而形成铜蒸气；（2）由于还原作用从颗粒表面形成的氧化物层中释放出氧；（3）油墨中在低温范围内未分解的有机树脂污染物在高温时分解而放出气体。

3为什么在铜油墨中添加适量的氧化铝或者其他添加物可减少铜与陶瓷之间收缩的失配率原因：由于氧化铝粉料在低温共烧陶瓷的烧结温度下不发生变化，能增加铜的收缩系数，同时由于它的锚定作用对增强界面的黏附和防止由于发泡而产生膨胀也有一定效果。

4为什么在铜与陶瓷基板中碳集中在铜与陶瓷之间的界面处原因：也许是由于铜烧结较快，先于陶瓷达到其最终温度，烧结的铜在未烧结的陶瓷的上部阻塞了释放气体的出口孔。

5为什么在铜和陶瓷同时烧结时引入气体的组成和炉中气体的组成是不同的炉中气体变化的3个原因：（1）与陶瓷基板反应；（2）炉中气体的流动；（3）电炉内部和它的表面的杂质。

6解释零收缩技术零收缩技术是一种方法，该方法是控制x轴和y轴不收缩，只允许z轴收缩。

————————————————第九章————————————————————1可靠性测试典型项目有哪些名称内容温度循环试验（气体）-60 ℃，20min 150 ℃，20min,1000次循环热冲击试验（液体）-60 ℃，20min 150 ℃，20min,1000次循环压力蒸煮试验110 ℃，85%相对湿度，1.2atm,500h高温高湿偏压测试85 ℃，85%相对湿度，直流5V,2000h热暴露试验150 ℃，2000h2共烧完成后如何进行检测共烧完成后，首先对基板外观进行目测，并对其烧成收缩率作出评价。

目测的物理缺陷有分层、翘曲和裂纹等。

陶瓷零件外部颜色的检查可在立体显微镜下观察，检查项目有颜色、金属的氧化等。

检查收缩系数时，先要测量x轴、y轴和z轴的尺寸，判断基板是否偏离设计要求，是否超差。