無(wú)鉛玻璃、厚膜糊料、帶組合物和由其制造的低溫共燒制陶 瓷器件 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明涉及適用于制造多層LTCC電路的玻璃、糊料和帶組合物。該帶在用于形成 高密度LTCC電路時(shí)顯示出與導(dǎo)體和無(wú)源電子材料的處理相容性和材料相容性。非毒性帶 還適于與無(wú)鉛焊料和用于較新的LTCC帶結(jié)構(gòu)的電鍍金屬電路觸頭系統(tǒng)一起使用。該帶的 特點(diǎn)是在頻率高達(dá)90GHz或更高的范圍內(nèi)介電損耗低；它還具有優(yōu)良的化學(xué)耐久性、密封 性、機(jī)械強(qiáng)度和處理范圍。 背景技術(shù) [0002] 互連電路板是由大量極小的電路元件制成的電子電路或子系統(tǒng)的物理實(shí)現(xiàn)形式， 這些電路元件是相互電連接和機(jī)械連接的。常常希望以一定的排布方式將這些不同種類(lèi)的 電子組件組合到一起，使它們物理分離，彼此相鄰地安裝到單一緊致封裝件上，同時(shí)相互電 連接和/或連接到從封裝件伸出的共接點(diǎn)上。 [0003] 復(fù)雜電子電路通常要求電路由幾層導(dǎo)體構(gòu)成，各層導(dǎo)體之間通過(guò)絕緣介電層分 隔。各導(dǎo)電層之間通過(guò)穿越介電層的導(dǎo)電通路互連，所述導(dǎo)電通路稱(chēng)作通路。這種多層結(jié) 構(gòu)可使電路更加緊密。 [0004] 消除LTCC帶中化學(xué)組分內(nèi)的有毒物質(zhì)是人們所需的目標(biāo)，以減少全世界社區(qū)廢 物處置系統(tǒng)中電子材料的公共處置造成的環(huán)境影響。將所述帶設(shè)計(jì)成消除潛在毒性的組 分。所述帶具有均勻的低介電常數(shù)(6-8)，在高達(dá)90GHz(或者根據(jù)加入的金屬，有時(shí)更高) 的寬頻率范圍內(nèi)具有低介電損耗性能。該帶對(duì)用來(lái)在印刷導(dǎo)電基層上添加金屬的酸性電鍍 浴具有耐化學(xué)性。 [0005] 通常LTCC帶是通過(guò)將無(wú)機(jī)固體、有機(jī)固體和暫時(shí)性(fugitive)溶劑的漿液澆注 在可除去聚合物膜上而形成的。所述漿液由玻璃粉末，陶瓷氧化物填充材料，以及配制處理 成包含分散、懸浮的固體的有機(jī)基樹(shù)脂-溶劑體系(介質(zhì))組成的。通過(guò)將所述漿液涂敷 在可除去聚合物膜的表面上，形成均勻厚度和寬度的涂層，制成帶。 [0006] 發(fā)明內(nèi)容 [0007] 本發(fā)明涉及玻璃組合物，以摩爾百分含量為基準(zhǔn)計(jì)，該組合物主要由以下組分組 成：46-56摩爾％的B2O3，0.5-8.5摩爾％的P2O5、SiO2或它們的混合物，20-50摩爾％的 CaO，2-15摩爾％的Ln2O3，其中Ln選自稀土元素或它們的混合物；0-6摩爾％的M’2O，其 中M’選自堿金屬元素；以及0-10摩爾％的A12O3，前提是該組合物是可用水研磨的(water millable)。 附圖說(shuō)明 [0008] 圖1、2、3中的數(shù)據(jù)是使用熱解法二氧化硅膨脹計(jì)，在長(zhǎng)2英寸的樣品上得到的。 [0009] 圖1顯示了帶配方中的1號(hào)玻璃在加熱和冷卻時(shí)獲得的熱膨脹行為。 [0010] 圖2顯示了基于帶配方中代替的6號(hào)玻璃的帶獲得的較為穩(wěn)定的加熱和冷卻特 性。 [0011] 圖3顯示了由各種玻璃組合物制備的帶，在使用膨脹計(jì)以3℃/分鐘的速率加熱至 接近1000℃時(shí)，這些帶的穩(wěn)定性特性。 [0012] 圖4顯示了1號(hào)玻璃帶、2號(hào)玻璃帶和6號(hào)玻璃帶的熱-機(jī)械分析(TMA)性質(zhì)。 [0013] 圖5顯示了玻璃單獨(dú)的TMA性質(zhì)。 [0014] 圖6顯示了在玻璃組合物中用P2O5代替B2O3對(duì)玻璃粘度的影響。 [0015] 圖7顯示了Ag基導(dǎo)體的電阻率隨再燒制次數(shù)的變化；在圖7中，使用基于6號(hào)玻 璃的本發(fā)明帶，得到了高穩(wěn)定性。 具體實(shí)施方式 [0016] 在進(jìn)行US 61476019號(hào)的研究時(shí)，注意到介電帶與重復(fù)再燒制(re?re)的含銀導(dǎo) 體具有一些持續(xù)的相互作用。這種相互作用可能會(huì)使得銀基導(dǎo)體在每次再燒制之后電阻率 增大，在僅僅4次再燒制之后，導(dǎo)體的電阻加倍。 [0017] 已觀察到在燒制LTCC電路層疊體的過(guò)程中，玻璃軟化，開(kāi)始結(jié)晶。隨著溫度和/ 或時(shí)間的增加，從玻璃熔體中生長(zhǎng)出更多的晶體物質(zhì)；造成晶體被低粘度“剩余玻璃”包圍。 在燒制溫度下，所述低粘度的“剩余玻璃”可與導(dǎo)體組合物反應(yīng)，使得導(dǎo)體電阻率增大。在 極端情況下，導(dǎo)體線(xiàn)路在燒制的膜中散失(dissipate)，導(dǎo)致短路、失去導(dǎo)電性、可靠性降低 等。對(duì)于需要窄線(xiàn)路而且導(dǎo)電線(xiàn)路之間間距窄的應(yīng)用尤其如此。另外，較新的LTCC電路需 要使用厚度約為0.1-0.3毫米的帶，以及20層或更多層的帶層疊體。這些厚層疊體的處理 步驟需要進(jìn)行30小時(shí)或更久的長(zhǎng)時(shí)間加熱過(guò)程。這些長(zhǎng)時(shí)間加熱過(guò)程增大了低粘度“剩余 玻璃”和導(dǎo)體組分之間的相互作用，導(dǎo)致增大了導(dǎo)體性質(zhì)的降低。為了減少導(dǎo)體性質(zhì)的降低 和提高電路的可靠性，可通過(guò)加入SiO2和/或P2O5之類(lèi)的“玻璃網(wǎng)絡(luò)形成劑”來(lái)提高“剩余 玻璃”的粘度。預(yù)期這些加入的“網(wǎng)絡(luò)形成劑”保留在“剩余玻璃”的網(wǎng)絡(luò)中，在燒制溫度下 增大“剩余玻璃”的粘度，如Donohue在美國(guó)專(zhuān)利第6147019號(hào)(參考結(jié)合于本文中)中所 述，在玻璃網(wǎng)絡(luò)或帶配方中加入SiO2會(huì)導(dǎo)致高介電損耗。因此，通過(guò)加入SiO2提高玻璃粘