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在高速发展的微电子技术推动下,电子系统正朝着超大规模化、高度集成化、多功能微型化方向发展,而在电子产品中最重要的部件是芯片。在芯片二级封装中,使用了多层陶瓷基板球栅阵列封装技术(CBGA),为了防止基板与印刷电路板(PCB)的热膨胀系数(CTE)不匹配而导致焊点失效,损坏芯片,则需要研究高热膨胀系数的低温共烧(LTCC)基板材料。在成熟的钡硼硅玻璃陶瓷体系中,仍存在热膨胀系数曲线线性度差的问题。经查阅文献,发现钙硼硅玻璃具有高线性度的热膨胀系数曲线,于是用CaO部分取代BaO来研究钡硼硅玻璃陶瓷的性能,结果显示,材料体系的CTE值曲线的线性度变好。在此基础上,研究CaO完全取代BaO后新体系钙硼硅玻璃陶瓷的性能,这是一种钙硼硅系玻璃加石英砂的材料,在950℃下采用传统固相法烧结。通过对不同配方组成进行实验,研究该材料体系晶相含量、抗弯强度、热膨胀系数、介电性能和微观性能等方面的性能,发现主晶相为石英相与硅灰石,CaO含量的增加抑制了方石英相析出,α-方石英与β-方石英间会引起体积变化的相转变减少,从而获得比之前更高线性度的CTE值曲线。硅灰石作为新晶相,当为三斜晶系的针状结构时,能够极大地提升玻璃陶瓷抗弯强度,但由于该晶相的CTE值较小,约为6.5ppm/℃,会导致样品总的CTE值减小。当CaO含量为40wt%时,钙硼硅玻璃陶瓷可获得高机械强度222.5MPa,CTE值达到9.39ppm/℃,且具备高线性度的CTE值曲线及优良介电性能;在石英砂含量为35wt%时,热膨胀系数提高至11.8 ppm/℃,并具备一定的抗弯强度150MPa,能够满足CBGA封装的要求。同时也发现过量的CaO或Si02都会恶化玻璃陶瓷的微观结构,降低性能。最后对钙硼硅玻璃陶瓷进行了析晶动力学、烧结动力学及热膨胀系数理论计算的深入研究,采用Kissinger法计算样品析晶活化能E,Ozawa法计算析晶指数n,发现过量CaO使能量势垒提高,样品从表面结晶变为体析晶;烧结激活能的计算结果显示,CaO增加会抑制石英及方石英析出,石英和方石英之间、方石英不同晶型间的转化都会变少,激活能降低,使得烧结收缩难度变低;通过对比氧化物法和晶相法计算热膨胀系数的理论值与实际值差距,发现晶相是影响该材料体系CTE大小的关键,氧化物法计算误差较大,晶相法可用于今后对新玻璃陶瓷体系的配方设计和性能预测。