玻璃與氧化鋁的燒結研究

Abstract

本文探討陶瓷基板的低溫燒結系統, 是以玻璃成形劑與氧化鋁系統, 及玻璃與氧化鋁 系統發展多孔結構的低介電材料, 以取代傳統的高溫氧化鋁基板。傳統的氧化鋁陶瓷 基板必須在高溫中燒結, 燒結的溫度在1500℃以上, 且需在還原氣分下使用貴金屬鉬 或鎢燒結以作為導體, 氧化鋁陶瓷基板的相對介電常數約為10, 其熱膨脹係數約為70 × , 此熱膨脹係數遠大於半導體矽晶的熱膨脹係數(35× ), 因此會造成 熱應力而導致元件的可靠度降低。 改進氧化鋁陶瓷基板的方法, 是需要可在低溫燒結的材料, 以取代氧化鋁材料。本實 驗是利用液相燒結的原理來降低燒結溫度, 其中以玻璃成形劑與氧化鋁系統中之M3類 型的試片, 其燒結溫度 850℃∼1000℃, 而其相對介電常數約為 5.4∼9.9,並且其熱 膨脹係數在室溫到 400℃之間, 約為59× ; 而在玻璃與氧化鋁系統中之C3類型 試片, 其繞結溫度可以降到 950℃∼1050℃, 而其相對介電常數約為 6.9∼8.1,並且 其熱膨脹係數在室溫到 400℃之間, 約為66∼69× , 這些性質都較氧化鋁陶瓷 基板為佳。 本實驗利用TGA.DTA.TMA 及 XRD分析技術, 以討論玻璃成形劑與氧化鋁系統和玻璃與 氧化鋁系統之燒結行為是屬於傳統反應性液相燒結或是非反應性液相燒結, 結果顯示 玻璃成形劑與氧化鋁系統是屬於傳統反應性液相燒結, 而玻璃與氧化鋁系統是屬於非 反應性液相燒結。