电子陶瓷烧结用玻璃熔块粉

玻璃粉是MLCC（多层陶瓷电容器）和LTCC（低温共烧陶瓷）制造中不可或缺的关键材料。

它主要作为一种功能性添加剂，核心作用是充当“助烧剂”，通过降低烧结温度，使陶瓷和金属电极能共同烧结，并优化产品的各项性能。

一、在MLCC中的应用与效果

在MLCC中，玻璃粉的应用贯穿其介质层和端电极两个核心部分。

应用领域	核心作用	具体效果
介质层材料	实现与铜内电极共烧	- 降低烧结温度：将烧结温度降至600°C-750°C，避免铜电极氧化。 - 匹配热膨胀：通过调节热膨胀系数（CTE），与钛酸钡（BaTiO₃）等陶瓷主体匹配，减少分层、翘曲等缺陷。
	优化电学性能	- 保持高介电常数：维持MLCC高容值需求。 - 降低介质损耗：形成致密微观结构，提升Q值和高频性能。
端电极浆料	增强附着力与兼容性	- 提高结合力：玻璃添加物在烧结过程中熔化，在金属粉末粒子间形成的玻璃层可以促进烧结。在端电极与陶瓷基体间形成牢固的过渡层。 - 确保兼容性：玻璃可防止与陶瓷基板及其他成分的反应，提供化学稳定的界面。这确保了电极和基板的长期 稳定性。
	提高可靠性	- 提升化学稳定性：避免在电镀过程中被电镀液腐蚀，产生裂纹等缺陷。 - 减少内应力：使器件烧结后内应力小，提高耐焊性等可靠性。

 

MLCC对于玻璃粉的要求：

典型的玻璃成分:

1.        硼酸盐系玻璃(Borosilicate Glass):

具有高熔点和良好的化学稳定性，有助于抑制烧结过程中的收缩。

2.        磷酸盐系玻璃(Phosphate Glass):

具有优异的附着性和烧结特性，在电极与陶瓷基板之间形成良好的界面。

3.        氧化物系玻璃(Oxide Glass):

固化性能高，热稳定性优异，适用于MLCC的烧结工艺。

技术挑战与展望：

1.      玻璃成分的优化:为了优化电极的导电性和烧结特性，必须精密地调整玻璃的成分。

2.      降低成本:在使用高性能玻璃的同时，为了降低成本，也需要精选材料和改善工艺。

3.      环境保护:对环境更加友好的材料和制造工艺正在开发中。

 

二、在LTCC中的应用与效果

在LTCC中，玻璃粉同样扮演着“烧结助剂”和“性能调节器”的双重角色-。

• 核心作用：实现低温共烧：这是LTCC技术的基石。在陶瓷粉（如Al₂O₃）中加入低熔点玻璃粉，烧结时玻璃软化，带动整个体系在850°C左右致密化，从而允许使用银、金等低熔点高导电金属作为电极。
• 性能调节：优化与定制：

1.      优异的附着性:玻璃提供陶瓷基板与金属电极之间良好的附着性。由此，电极层牢固地附着在基板上，提高机械强度。

2.      维持导电性:电极浆料的玻璃成分对于维持烧结后电极的导电性发挥着作用。适当的玻璃组成不会损害金属粉末的导电性，并能改善烧结特性。

3.      控制收缩:LTCC工艺中，使用玻璃添加物来控制陶瓷层和电极层的收缩。因此，产品的尺寸精度得以保障，提升产品品质。

4.      化学稳定性:玻璃的化学性质稳定，可防止与陶瓷基板及金属材料的反应，确保电极和基板的长期稳定性。

5.      低介电损耗:通过使用具有高介电常数的玻璃，提高LTCC器件的高频特性，降低信号损耗。

典型的玻璃成分

1.      铅系玻璃(Lead-basedGlass):

在低温下易烧结，具有良好的熔解特性和附着性，但由于铅的使用有环保法规的限制，最近人们正在探索替代材料。

2.      钡系玻璃(Barium-basedGlass):

具有高介电常数和良好的低温烧结特性，提高LTCC设备的性能。

3.      磷酸盐系玻璃(Phosphate Glass):

具有良好的烧结性和结合性，在金属电极和陶瓷基板之间提供稳定的界面。

4.      硅酸盐系玻璃(SilicateGlass):

具有良好的耐热性和化学稳定性，低温下的烧结特性也优良。

 

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