一種結(jié)晶組合物，它所具有的Ｘ—射線衍射圖像基本上與含有下列組分的以高英石形式存在的ＳｉＯ－［２］的衍射圖像相同，所說的這些組分包括ＳｉＯ－［＃粒歟郟玻藎希郟常鶯鴕恢紙鶚粞躉錚ǎ停澹希渲械模停逖∽裕危?、Ｃａ、羊壹s八塹幕旌銜鎩?（*該技術(shù)在2011年保護過期，可自由使用*）
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及化學穩(wěn)定的方英石。更具體地說，本專利技術(shù)涉及一些由CaO-Al2O3-SiO2，SrO-Al2O3-SiO2和Na2O-Al2O3-SiO2體系組成的穩(wěn)定的方英石組合物。眾所周知，電路的封裝可能強烈地影響集成電路(1Cs)的性能。降低在集成電路中基體材料的介電常數(shù)(K)，就可提高信號傳輸速度，降低能量損耗并可使電子交擾降低到最低程度，因此可以獲得較高的功能密度。聚合物材料通?？梢蕴峁┍忍沾刹牧细偷慕殡姵?shù)，但是對很多應用來說，陶瓷封裝材料的可靠性、熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的導熱性使它們成為更加理想的材料。在實際應用中，低K值的陶瓷電介質(zhì)主要是填充的玻璃體系，在該體系中，所說的玻璃通常是一種硼硅酸鹽或鋁硅酸鹽組合物，而填充物通常是結(jié)晶硅酸鹽。這些填充物的一個重要功能是改善電介質(zhì)的熱膨脹系數(shù)(TCE)，借此使電介質(zhì)與電路中的其他部件相匹配。電介質(zhì)的TCE通?；蛘吲c氧化鋁的TCE(≈6.2ppm/℃)相匹配，或者與硅的TCE(≈3.5ppm/℃)相匹配。通常，在電路封裝中使用的玻璃所具有的TCEs值小于為了配合基體的TCE或電路中其他部件的TCE所要求的數(shù)值。在此情況下，填充材料的TCEs應大于約4-6ppm/℃，最好是在約6-12ppm/℃的范圍內(nèi)，以使得電介質(zhì)組合物的TCE可以和基體和/或其他部件的TCE相匹配。在組合物封裝系統(tǒng)中所用的填充物還應具有低的介電常數(shù)、優(yōu)良的化學相容性并且在和所需的玻璃相結(jié)合時應能燒結(jié)成緊密的物體。就低介電常數(shù)的應用而言，石英是一種最為常用的高-TCE填充物。石英具有相當?shù)偷慕殡姵?shù)(約4-4.5)，在25-300℃的溫度范圍內(nèi)，TCE值約為10-12ppm/℃，并且具有優(yōu)良的化學耐久性。然而，石英在573℃處發(fā)生一個α相變β相的相變過程，并且伴隨發(fā)生較大的體積變化。眾所周知，由于熱循環(huán)通過相變作用而引起的這種急劇的體積變化能導致機械不穩(wěn)定性(破裂、裂紋等)在多層體系中發(fā)展。雖然封裝物的工作溫度通常不超過150-250℃，但是為了制得一種陶瓷的多層電子學線路封裝物，通常需要在850-950℃下反復燒制很多次，所以α→β相變的相變是石英填充體系的一個缺點。還有是石英不能被用于低K值電介質(zhì)的多種玻璃所濕潤，因此石英的燒結(jié)性能常常限制了它在填充玻璃組合物中的加入量。當加入量過高時，該填充玻璃電介質(zhì)組合物就不能氣密性地燒結(jié)，因此該電介質(zhì)就由于它的開放多孔性而不再是一種優(yōu)良的絕緣體。改進了玻璃濕潤性能的填充物可允許加入更多的低K值的填充物，可以降低組合物的介電常數(shù)以及增加其氣密性。二氧化硅的結(jié)晶形式，除了石英以外還有兩種是在環(huán)境壓力下穩(wěn)定的，它們就是鱗石英和方英石。這些結(jié)構(gòu)形式的每一種都要發(fā)生α相變β相的相變過程并伴隨發(fā)生急劇的體積變化，因此也象石英一樣出現(xiàn)機械不穩(wěn)定性的問題。如果能使石英、鱗石英或方英石的高溫形式穩(wěn)定到室溫下，那末這種穩(wěn)定的材料就不會由于加熱或冷卻而受到相變的影響。多年以來，人們已經(jīng)認識到，一種主要晶相為穩(wěn)定高(β)方英石的玻璃陶瓷可以通過使一種含有諸如Na2O、CaO和Al2O3等其他成分的高硅玻璃結(jié)晶化的方法而制得。這種制造穩(wěn)定高方英石玻璃陶瓷的方法已由MacDowell(US 3，445，252)公開，他要求保護一種含有55-90%(重量)SiO2，5-40%(重量)Al2O3(SiO2/Al2O3＝5.0-7.1)和1-5%(重量)CaO，CuO或SrO的玻璃組合物，該組合物可以結(jié)晶成一種以高方英石作為主要晶相的玻璃-陶瓷。Li(US4，073，655)要求保護一種具有提高了晶相純度的高方英石玻璃-陶瓷制品，這種制品是通過把玻璃組合物限定為含有等摩爾比例的CaO(其中最高可達70摩爾%的CaO可由其他氧化物取代)和Al2O3而獲得。Kaduk(US 4，395，388)公開了一種用含二氧化硅和氧化硼源的高pH溶液制備穩(wěn)定高方英石的方法，該方法是在有甘油存在的熱液條件下進行反應。這類工藝方法通常形成低(α)方英石。最近，Perrota等(US 4，818，729)要求保護另一種制備穩(wěn)定高英石的濕法化學工藝，該工藝采用的原料為含二氧化硅的干凝膠、Al2O3和堿金屬或堿土金屬氧化物中除了Li2O、BeO和MgO以外的任何一種氧化物。他們聲稱，如Li在以前所描述的，即Al2O3對堿金屬或堿土金屬氧化物的摩爾比必須接近于等摩爾，也就是在0.95至1.1之間，否則高方英石相是不穩(wěn)定的。他們規(guī)定，SiO2對Al2O3的比例可以在10至40之間變化以形成穩(wěn)定的材料。他們的工藝要求在800-1400℃下長時間地(通常超過24小時)煅燒以形成高方英石，所生成的材料混雜有其他相，如鈣長石等。因此最理想的是縮短所需的結(jié)晶時間，這樣將可使合成工藝變得較為經(jīng)濟。高方英石的穩(wěn)定作用的機理是一仍有爭論的問題。有許多作者提出，穩(wěn)定作用是通過以一價或二價的陽離子“填塞”在方英石骨架中的空隙而達到的。這些陽離子由于Al3+代替了骨架中的Si4+而得到電荷的補償。其他一些作者指出，當在一種玻璃基體中發(fā)生方英石的結(jié)晶作用時，這種玻璃基體約束住這些晶粒并阻止它轉(zhuǎn)變成方英石的低溫(α)形式，因此這時就形成了穩(wěn)定的方英石。最后，另外一些作者發(fā)現(xiàn)，往方英石結(jié)構(gòu)中引入堆垛層錯缺陷可以達到穩(wěn)定化的作用。這些缺陷可以引起類鱗石英的交生現(xiàn)象?，F(xiàn)在還不清，在這些機理中，究竟哪一種(假如有的話)是正確的。一種材料為了能用作電介質(zhì)組合物中的填充物，它必須具有平穩(wěn)的熱膨脹性能，也就是說，在溫度升到至少1000℃的過程中，它不應發(fā)生任何急劇的體積變化，并且在25-300℃的溫度范圍內(nèi)，它的熱膨脹系數(shù)應約為6-12ppm/℃。該填充物還必須在有熔融玻璃的情況下保持穩(wěn)定，因為在燒制時會產(chǎn)生熔融玻璃。當然，所用材料的介電常數(shù)應盡可能低，最好是低于5左右，并且其介電損耗應小于約0.5%tan d.。最后，填充物粉末在與各種玻璃結(jié)合時應具有良好的濕潤性能，以便在填充物的加入量至少達到20-60%(體積)時能形成緊密的復合體。具體地說，填充物的濕潤性能應允許填充物的加入量大于使用石英時所允許的加入量。晶相純的物質(zhì)是用于封裝的較理想的材料，但含有少量雜質(zhì)的材料也是合用的，只要其主要晶相具有所需的性能，并且這些雜質(zhì)的性質(zhì)不產(chǎn)生有害作用即可。本專利技術(shù)涉及這樣一種結(jié)晶組合物，該組合物所具有的X-射線衍射圖像基本上與SiO2的高方英石形式的圖像相同，它基本上由下列成分組成(以摩爾%計)90-98%SiO2，2-12%Al2O3以及0.5-8%的金屬氧化物(MexO)，其中Me選自Na、Ca、Sr及它們的混合物，在該組合物中，MexO對Al2O3的比例為0.2至0.9。本專利技術(shù)的穩(wěn)定的方英石粉末主要可用于玻璃組合物低K值電介質(zhì)體系的填充物。它們還可用于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷或耐火材料，在這些用途中，它們在溫度高達＞1400℃時的平穩(wěn)的熱膨脹性能和熱穩(wěn)定性都是很重要的性能。用于低K值電介質(zhì)的填充物需要具有低的介電常數(shù)，優(yōu)良的化學穩(wěn)定性，以及在和各種玻璃結(jié)合時要具有良好的燒結(jié)性能和穩(wěn)定性。較理想的是，在制造多層電路過程中所用的溫度范圍內(nèi)(也就是從約25°至950℃)不會由于相變而發(fā)生急劇的體積變化。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在CaO-Al2O3-SiO2，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種結(jié)晶組合物，該組合物所具有的Ｘ－射線衍射圖像基本上與含有下列組分的以高英石形式存在的ＳｉＯ↓［２］的衍射圖像相同，所說的這些組分基本上包括（摩爾百分比）∶９０－９８％ＳｉＯ↓［２］，２－１２％Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］以及０．５－８％金屬氧化物（Ｍｅ↓［×］Ｏ），其中Ｍｅ選自Ｎａ、Ｃａ、Ｓｒ以及它們的混合物，在該組合物中，ＭｅＯ對Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］的比例為０．２－０．９。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】US 1990-10-22 606,0791.一種結(jié)晶組合物，該組合物所具有的X-射線衍射圖像基本上與含有下列組分的以高英石形式存在的SiO2的衍射圖像相同，所說的這些組分基本上包括(摩爾百分比)∶90-98%SiO2，2-12%Al2O3以及0.5-8%金屬氧化物(MexO)，其中Me選自Na、Ca、Sr以及它們的混合物，在該組合物中，MeO對Al2O3的比例為0.2-0.9。2.如權(quán)利要求1的組合物，該組合物含有91-96%SiO2，其中所說的Me是Ca，并且CaO對Al2O3的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡永浩，MA薩爾茨伯格，
申請(專利權(quán))人：納幕爾杜邦公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]
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