陶瓷电路基板材料的性能研究

随着科技的发展，印刷电路板已成为不可或缺的电子部件，目前印刷电路板已改称为电子基板。传统无机基板以Al2O3、SiC、BeO 和AlN等为基材，这些材料在热导率、抗弯强度以及热膨胀系数方面有良好的性能，现广泛应用于MCM电路基板行业。这次研究的电路基板材料是以微米Al2O3 和CaZrO3 为主要原料，采用硅碳棒电阻炉烧结制备而成，进而探究其相对密度、介电常数以及介电损耗性能。

上图是添加不同量微米Al2O3 和纳米CaZrO3粉后对氧化铝陶瓷集成电路基板材料相对密度的影响。由图可知随着温度的升高，其基板材料的相对密度随着升高，温度达到1100 ℃达到相当大值。当微米Al2O3 的添加量为60 wt%，纳米ZrO2 的添加量为10 wt% 时，氧化铝陶瓷集成电路基板材料的相对密度相对其它配方相当大，此时样品较致密，有利于氧化铝陶瓷集成电路基板材料力学性能的提高。

上图是基板材料的介电常数随烧结温度变化曲线。可看出随着温度升高，其介电常数随之升高。当温度达到1100 ℃时，介电常数达到相当大值。当微米Al2O3 添加量从50 wt% 变化至65 wt%，纳米CaZrO3 添加量从20 wt% 变化至5 wt% 时，氧化铝集成电路基板材料的介电常数呈先增加后减少的趋势。当微米Al2O3 含量为60 wt%，纳米CaZrO3 含量为10 wt% 的时候，所制备的样品性能相当佳。这是因为影响介电常数的因素是多方面的，只要涉及配方组成中化学组成，当碱金属离子氧化物的含量越多，其介电常数越大。另外，温度升高过程中各离子和偶极子的热运动会随着加强，**终导致介电常数增加。

上图是基板材料的介质损耗随烧结温度变化曲线。可得到随着温度的升高，介质损耗逐渐下降。当微米Al2O3 在50 wt% 至65 wt% 之间变化，纳米CaZrO3在20 wt% 至5 wt% 之间变化时，介质损耗先减少后增加，当微米Al2O3 添加量为60 wt%，纳米CaZrO3 添加量为10 wt%，且当烧结温度为1100 ℃时，烧结后样品的介质损耗值相当小。

物质的介质损耗是由物质内部电子、离子漏导损耗以及空间电荷极化所引起，因而物质的体积电阻率越小，其介质损耗越大。样品中CaZrO3的存在，使得二价Ca离子以及四价Zr离子对其他低价位的离子产生压抑效应，使得样品的介质损耗增加，而Na2O 和K2O 的存在，使得K离子和Na离子由于双碱效应的作用，使得网络结合紧密，从而样品的介质损耗较小。