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1. 研究目的与意义（文献综述）
在电子封装领域中，其发展趋势是各类电子元器件越来越复杂，越来越精密，也对与之相应的封装基板材料提出了更高的要求，开发性能更优良的基板材料已迫在眉睫。高级混合集成电路技术中很重要的一部分——低温共烧陶瓷（ltcc，lowtemperature cofired ceramics） 技术以其低成本高性能、烧结温度比较低、能与金银铜等导体共烧等优点在各种封装技术中独占鳌头，被广泛应用。在几大类基板材料体系中，微晶玻璃体系以其优异的介电性能，热膨胀系数的可调性以及良好的热稳定性而被广泛关注。在微晶玻璃体系中，堇青石微晶玻璃以其低介电常数，低介电损耗和低热膨胀系数而认为是适合作为 ltcc 电路基板的材料之一。
堇青石微晶玻璃的优异性能主要来源于α-堇青石，一方面，提高烧结温度会促进μ-堇青石向α-堇青石的转化，α-堇青石的含量的增加同时伴随着性能的提升；另一方面，为了能用金、银等低电阻率金属做内电极，ltcc基板烧成温度要求不能超过1000℃。因此，如何降低其烧结温度成为当前研究所面临的问题。目前，国内外学者主要是通过改变其组分、加入各种形核剂（b2o3、p2o5、tio2等）、改进热处理制度(形核/析晶温度和时间)和流延工艺的方法来降低其烧结温度和提升其性能。
ltcc基板的成型工艺目前比较流行的是流延法，流延法制备的生带性能很大程度上取决于流延浆料的流变特性，而流延浆料流变特性的影响因素较多：无机粉体的密度、粒径、比表面积，各种有机物的性能、含量等。这些因素对流延浆料的影响主要表现为浆料粘度的改变。而由于无机粉体种类不同，适宜的浆料粘度值不同，需要依靠试验摸索获得。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容及目标
本论文以MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃作为研究对象，根据三元相图以及相关文献初步设计出基础玻璃组分，并在其组分中添加B2O3作为助熔剂，研究了B2O3的含量对其性能和烧结温度的影响；在基础玻璃的基础上，添加了三种形核剂P2O5、ZnO，重点研究这三种物质对镁铝硅系统微晶玻璃各项性能的影响，同时本文将复合晶核剂（P2O5/ZnO）引入镁铝硅系统微晶玻璃中，探讨不同比例的复合晶核剂对烧成温度和析晶行为的影响；另外，还以形核/析晶的时间作为变量，以探讨在制备堇青石微晶玻璃时优选的热处理制度。最后在基板材料的成型工艺中，对粘结剂含量与浆料流变特性的关系做了简单的探究。
通过以上研究内容，对测试结果进行分析，探讨降低烧结温度和改善性能的途径和方法，以符合低温共烧技术的要求。
2.2拟采用的技术方案
2.2.1 镁铝硅系统微晶玻璃的制备与性能
（1）本论文采用传统的玻璃熔融烧结法制备镁铝硅微晶玻璃样品，工艺流程图如下：
（2）本文初步设计的基础玻璃组分如下表2.1：
表2.1 基础玻璃的组分设计
| 氧化物 | MgO | Al2O3 | SiO2 | B2O3 |
| 含量（wt%） | 22 | 20 | 55 | 3 |
（3）保持氧化镁、氧化铝、氧化硅三者比例不变，设计几组氧化硼含量变化的样品见表2.2，并进行体积密度测试、物相分析、扫描电镜测试、热膨胀系数测试、介电常数测试、力学性能测试、热分析，通过对它们结构和性能的分析，以找到较为合适的氧化硼含量，确定本课题所使用的基础玻璃组分。
表2.2 含不同含量B2O3的微晶玻璃样品
| 含量（wt%） | MgO Al2O3 SiO2 | B2O3 |
| B0.5 | 100 | 0.5 |
| B1 | 100 | 1 |
| B2 | 100 | 2 |
| B3 | 100 | 3 |
| B4 | 100 | 4 |
（4）本课题以表2.1中的组分为样品，选取750℃ 为形核温度，对样品在不同形核时间（30min，60min，90min，120min，150min）下进行性能测试，以此考察形核工艺对微晶玻璃各项性能的影响。并选取析晶温度950℃ ，对不同析晶时间（30min，60min，90min，120min，150min）下的样品进行测试，以此考察析晶工艺对微晶玻璃各项性能的影响。
2.2.2 形核剂对镁铝硅系统微晶玻璃性能的影响
按照表2.1的基础组分含量，以镁铝硅硼之间比例不变，而改变形核剂（P2O5，ZnO，P2O5 ZnO）的含量，来作几组样品配方（如下表2.3,表2.4，表2.5），并对其进行性能的测试，分别探讨不同形核剂对性能的影响和其对降低温度的贡献。
表2.3 含P2O5的配方
| 含量（wt%） | MgO Al2O3 SiO2 B2O3 | P2O5 |
| P0 | 100 | 0 |
| P0.5 | 100 | 0.5 |
| P1 | 100 | 1 |
| P2 | 100 | 2 |
| P4 | 100 | 4 |
表2.4 含ZnO的玻璃配方
| 含量（wt%） | MgO Al2O3 SiO2 B2O3 | ZnO |
| Z0.5 | 100 | 0.5 |
| Z1 | 100 | 1 |
| Z2 | 100 | 2 |
| Z4 | 100 | 4 |
| Z6 | 100 | 6 |
表2.5 含P2O5 ZnO的玻璃配方
| 含量（wt%） | MgO Al2O3 SiO2 B2O3 | ZnO | P2O5 |
| Z0.5P2 | 100 | 0.5 | 2 |
| Z1P1.5 | 100 | 1 | 1.5 |
| Z1.5P1 | 100 | 1.5 | 1 |
| Z2P0.5 | 100 | 2 | 0.5 |
2.2.3 成型工艺的探究
（1）选取前文中综合性能较好的玻璃粉体配方作为成型工艺所用粉体。溶剂选用乙醇和丁酮的二元混合体系，分散剂选用的是磷酸三乙酯（TEP），粘结剂和增塑剂分别选用聚乙烯醇缩丁醛（PVB）和邻苯二甲酸二丁酯（DBP）。各成分如下表2.6：
表2.6 成型中各组分的含量
|
| 成分 | 含量（vol%） |
| 玻璃粉体 | 堇青石玻璃 | 16-26 |
| 溶剂 | 乙醇/丁酮（3︰2） | 58.5 |
| 分散剂 | 磷酸三乙酯(TEP) | 0.5 |
| 粘结剂 | 聚乙烯醇缩丁醛(PVB) | 10-20 |
| 增塑剂 | 邻苯二甲酸二丁酯（DBP） | 5 |
（2）设计粘结剂PVB的含量为10 vol%、12 vol%、14 vol%、16 vol%、18 vol%、20 vol%.。测试几组样品的浆料粘度并分析粘结剂含量对浆料流变特性的影响。
3. 研究计划与安排
第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。
第4-12周：完成微晶玻璃成分范围的优化，不同物质对烧结温度的影响规律的研究。
第13-14周：完成微晶玻璃结构的测试分析，撰写论文。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 朱归胜, 张秀云, 余日光, et al. 二氧化锆掺杂堇青石微晶玻璃的制备与性能研究[j]. 电工材料, 2017(01): 7-11 15.
[2] 周济. 低温共烧陶瓷(ltcc)介质的材料科学与设计策略[j]. 电子元件与材料, 2012, 31(06): 1-5.
[3] 张晓剑. 镁铝硅玻璃的析晶、烧结以及球化[d]. 济南大学, 2015.
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