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1、第7 卷，第8 期 V o l7N o8 电子与封装 E L E C T R O N I C S 最后分析了该新型电热元件的应用前景和所要解决的问题. 6.学位论文 钟慧 复合双性LTCC材料基础研究 2006 随着电子技术在自动化、工业控制、医学、航天航空和日常生活等领域的广泛应用，高密度、宽温域、小尺寸、多功能、高品质等特性日益成为其 发展的必然趋势，同时这些特性给传统封装技术及工艺带来了巨大的挑战。在众多的封装技术中，低温共烧陶瓷LTCC(LowTemperatureCo- firedCeramic)技术成为了国际研究的焦点，因为利用LTCC技术制备的产品不仅能具备高电流密度、小体积，而
2、且还具备高可靠性和优良的电性能、传输 特性及密封性。 LTCC技术是一种先进的混合电路封装技术。它将四大无源器件，即变压器(T)、电容器(C)、电感器(L)、电阻器(R)集成，配置于多层布线基板中 ，与有源器件(如：功率MOS、晶体管、IC电路模块等)共同集成为一完整的电路系统。因此LTCC技术又称为混合集成技术，它能有效地提高电路的封装密 度及系统的可靠性。 本文围绕LTCC技术中的低温共烧铁氧体LTCF(LowTemperatureCo-firedFerrite)材料采用理论、实验及应用三位一体的研究模式，开发了一种新型 LTCC复合介质材料，不但对该材料的复合机理进行了理论模拟而且对其在
3、LTCC滤波器中的应用展开了研究。本论文在理论模型、材料制备和器件设计上 做了一些探索性和创新性的工作，具体内容如下： 一、探索性地建立了针对LTCC陶瓷的低温烧结模型：模型基于液相烧结理论，以液相在晶粒边界引起的毛细管压力及溶解-淀析过程中化学势能的变 化为烧结驱动力，将烧结温度、时间与烧结后的最终晶粒大小、相对密度联系起来，模拟出低温烧结动态过程中相对密度的变化趋势。 二、首次提出铁电铁磁复合材料的复合理论并给予了系统的分析：讨论了复合材料中两相成分的化学结构及电磁性能在理论上对复合可能性的影 响，根据材料的微观结构建立了复合模型，模型中假设铁电相均匀分布于铁磁相晶粒表面，并和气孔一起形成
4、非磁性薄层将铁磁晶粒之间隔断，使铁磁 颗粒孤立。通过对复合结构中铁磁晶粒内场变化的分析，推导出复合材料铁电/铁磁成分比与复合磁导率的关系方程；另外，利用微观结构中电流流通的 等效电路，推导得到不同铁电/铁磁成分比时复合材料复数介电常数与频率的关系表达式。 三、研究了工艺条件对材料电磁性能的影响：按照工艺流程改变工艺参数预烧温度、二次球磨时间、烧结曲线中升温降温速度、烧结温度和保温时 间，通过电镜扫描SEM、X射线衍射等分析手段了解改变工艺参数对铁氧体材料微观结构的影响规律，通过对材料介电常数频谱、磁导率频谱及品质因数 的测量得知工艺参数对材料电磁性能的影响规律，根据实验数据结果得到最佳铁氧体烧
5、结工艺参数。 四、研究了不同掺杂离子及助熔剂的加入对低温烧结铁氧体LTCF材料的微观结构及电磁性能影响：首先研究了不同MnCO3和CuO含量对NiZn铁氧体烧 结特性、微观结构及电磁性能的影响，首次发现了掺杂Mn离子的NiZn铁氧体其电磁性能对烧结温度具有敏感性。其次研究了不同助熔剂Bi2O3、WO3和 Nb2O5对NiCuZn铁氧体烧结特性、微观结构及电磁性能的影响，实验揭示W6+离子对材料微观结构的改善；最后对低温NiCuZn铁氧体进行改性掺杂，研究 稀土氧化物CeO2对其微观结构及电磁性能的影响，并给出NiCuZn铁氧体掺杂稀土元素时的磁频谱及介频谱。 五、开发了一新型的基于不同低温烧结
6、NiCuZn铁氧体与高介电常数(BaTiOk+X)钙钛矿的具有电感、电容双性的铁电铁磁复合材料，研究了不同铁 电铁磁含量对各组复合材料微观结构及电容电感双性的影响。并研究了不同助熔剂Bi2O3、WO3和Nb2O5对其烧结特性、微观结构及电容电感双性的影响 。最后对复合材料进行稀土掺杂改性，研究稀土氧化物CeO2对其微观结构及电容电感双性的影响。 六、设计并制作出两种使用第六章LTCC复合双性材料的3G通讯设备用带通滤波器，采用AnsoftHFSS电磁仿真软件对所建立的滤波器模型进行模拟仿 真，通过调节滤波器结构参数使滤波器各性能指标达到目标要求，并实现生产制备。制得带通中心频率3.5GHz，插
7、损2.8dB，带宽400MHz，阻带衰减 大于35dB的微带式带通滤波器和带通中心频率1.4GHz，插损3dB，带宽160MHz，阻带衰减大于30dB的LC式带通滤波器。 7.期刊论文 钟慧.张怀武.ZHONG Hui.ZHANG Huai-wu 复合双性LTCC材料基础研究 -电子元件与材料2008,27(6) LTCC技术是一种先进的混合电路封装技术.它将四大无源器件,即变压器(T)、电容器(C)、电感器(L)和电阻器(R)集成,配置于多层布线基板中,与有 源器件(如:功率MOS、晶体管和IC电路模块等)共同集成为一完整的电路系统.因此LTCC技术又称为混合集成技术,它能有效地提高电路的封
8、装密度及系统 的可靠性. 笔者围绕LTCC技术中的低温共烧铁氧体LTCF(Low Temperature Co-fired Ferrite)材料,采用理论、实验及应用三位一体的研究模式,开发了 一种新型LTCC复合介质材料,不但对该材料的复合机理进行了理论模拟而且对其在LTCC滤波器中的应用展开了研究.笔者在理论模型、材料制备和器件设 计上做了一些探索性和创新性的工作,具体内容如下: (1)探索性地建立了针对LTCC陶瓷的低温烧结模型.模型基于液相烧结理论,以液相在晶粒边界引起 的毛细管压力及溶解-淀析过程中化学势能的变化为烧结驱动力,将烧结温度、时间与烧结后的最终晶粒大小、相对密度联系起来,
9、模拟出低温烧结动态过 程中相对密度的变化趋势. (2)首次提出铁电-铁磁复合材料的复合理论并给予了系统的分析.讨论了复合材料中两相成分的化学结构及电磁性能在理论 上对复合可能性的影响,根据材料的微观结构建立了复合模型,模型中假设铁电相均匀分布于铁磁相晶粒表面,并和气孔一起形成非磁性薄层将铁磁晶粒之 间隔断,使铁磁颗粒孤立.通过对复合结构中铁磁晶粒内场变化的分析,推导出复合材料铁电/铁磁成分比与复合磁导率的关系方程;另外,利用微观结构中 电流流通的等效电路,推导得到不同铁电/铁磁成分比时复合材料复数介电常数与频率的关系表达式. (3)研究了工艺条件对材料电磁性能的影响.按照工 艺流程改变工艺参数
10、预烧温度、二次球磨时间、烧结曲线中升温降温速度、烧结温度和保温时间,通过SEM、XRD等分析手段了解改变工艺参数对铁氧体材 料微观结构的影响规律,通过对材料介电常数频谱、磁导率频谱及品质因数的测量得知工艺参数对材料电磁性能的影响规律,根据实验数据结果得到最佳 铁氧体烧结工艺参数. (4)研究了不同掺杂离子及助熔剂的加入对低温烧结铁氧体LTCF材料的微观结构及电磁性能影响.首先研究了不同MnCO3和CuO含量 对NiZn铁氧体烧结特性、微观结构及电磁性能的影响,首次发现了掺杂Mn离子的NiZn铁氧体其电磁性能对烧结温度具有敏感性.其次研究了不同助熔剂 Bi2O3、WO3和Nb2O5对NiCuZn
11、铁氧体烧结特性、微观结构及电磁性能的影响,实验揭示W6对材料微观结构的改善;最后对低温NiCuZn铁氧体进行改性掺杂 ,研究稀土氧化物CeO2对其微观结构及电磁性能的影响,并给出NiCuZn铁氧体掺杂稀土元素时的磁频谱及介频谱. (5)开发了一新型的基于不同低温烧结 NiCuZn铁氧体与高介电常数(BaTiOk+X)钙钛矿的具有电感、电容双性的铁电-铁磁复合材料,研究了不同铁电-铁磁含量对各组复合材料微观结构及电容电 感双性的影响.并研究了不同助熔剂B2O3、WO3和Nb2O5对其烧结特性、微观结构及电容电感双性的影响.最后对复合材料进行稀土掺杂改性,研究稀土氧化 物CeO2对其微观结构及电容
12、电感双性的影响. (6)设计并制作出两种使用LTCC复合双性材料的3G通讯设备用带通滤波器.采用Ansoft HFSS电磁仿真软件 对所建立的滤波器模型进行模拟仿真,通过调节滤波器结构参数使滤波器各性能指标达到要求,并实现生产制备.制得带通中心频率3.5 GHz,插损400 MHz,阻带衰减大于35 dB的微带式带通滤波器和带通中心频率1.4 GHz,插损160 MHz,阻带衰减大于30 dB的LC式带通滤波器. 8.学位论文 朴现磊 64路厚膜混合集成开关模块的研制 2007 为了满足导弹、卫星等对其测试设备的小体积、小功耗、高可靠性和抗高过载的需要，本文设计研制了一种基于厚膜集成工艺的64
13、路模拟信号选择 模块。 该模块的突出特点就是采用厚膜集成工艺与SMT技术相合的方法，将电路的导体印刷在电性能良好的绝缘基片上，并且采用性能理想的材料作为多层 交叉布线的介质，用线焊工艺将其封装在金属封装外壳中。这样即实现了模块的高度集成化，减小了体积，又大大提高了电路的可靠性和抗高过载的能 力。 本文首先对厚膜混合集成电路的国内外的发展现状进行了研究，对厚膜混合集成电路与半导体IC、印制电路板的特性进行了分析和比较，完成了模 块的工艺选择。接着介绍了厚膜混合集成电路的设计流程和具体要求，提出了本设计的技术指标，在此基础上完成了厚膜混合集成开关模块的原理图设 计，在符合厚膜混合电路设计规则的前提下并接合自身的工艺技术水平完成了模块的版图布局和设计。然后对厚膜混合集成电路所需材料进行了比较和 分析，完成了64路厚膜混合集成开关模块的材料选择和制作，模块制作完成后从外观上对基板、导体和介质进行了检验。 最后完成了模块元器件的组装、键合封装及初步测试。测试结果表明模块的性能稳定可靠。 本文链接： 下载时间：2010年5月14日
