低介電常數鈣硼矽玻璃之特性研究 - 陶瓷暨電子材料實驗室
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CBS-4 之軟化點是677 o C ,收縮率是<br />
10%(25~710 o C)。CBS-9 之軟化點是706 o C,<br />
收縮率是24%(25~1035 o C)。高溫玻璃CBS-9<br />
之含量愈高緻密溫度向高溫偏移,收縮率趨<br />
小,延長玻璃停止收縮與軟化點之溫度差。<br />
CBS-950 之軟化點是692 o C ,收縮率是<br />
14.5%(25~875 o C)。CBS-950在900 o C時停止<br />
收縮,顯然高軟化點之CBS-9成份比例有延遲<br />
燒結緻密之作用並促進石英相及CaB2O4相生<br />
成,也因此降低了燒結收縮率。<br />
(5)SEM 分析:<br />
以 SEM 觀察微結構 CBS-4 及 CBS-9 燒<br />
結緻密後之剖面顯示孔洞直徑小於 5μm,<br />
CBS-950 燒結緻密後之剖面無明顯孔洞。原<br />
因是高溫玻璃 CBS-9 被低溫玻璃 CBS-4 包<br />
覆,如圖 4 所示。<br />
CBS-4-715℃ CBS-9-1075℃ CBS-950-875℃<br />
圖 4:CBS-4、CBS-9 及 CBS-950 燒結 30<br />
min 之斷面的 SEM 照片<br />
(6)介電性質分析:<br />
圖 5 CBS-950 經 875℃不同燒結時間燒結後<br />
之介電常數對頻率之關係圖<br />
CBS-950 於 875℃經不同持溫時間燒結<br />
後之介電常數分析結果如圖 5 所示,隨著持<br />
溫時間之增加,介電常數有增大之趨勢。原<br />
因是低介電常數之硼矽玻璃與 Ca 反應成為<br />
CaB2O4,硼矽玻璃減少介電常數微幅增大。<br />
綜合實驗分析顯示,低溫玻璃 CBS-4 及高溫<br />
玻璃 CBS-9 之物理性質、介電性質及熱性質<br />
如表 3 所示。<br />
表 3 CBS-4 及 CBS-9 玻璃之物性表<br />
Batch εr Tanδ S0 T. C. Resistance CTE<br />
×10 -3<br />
℃ W/mK ×10 11<br />
Ω@10V ppm/℃<br />
CBS-4 7.2 9.4 677 0.9 22.3 8.2<br />
CBS-9 3.8 1.7 672 1.1 25.8 3.2<br />
(1) εr & tanδ @ 4.2~4.7GHz<br />
(2) CTE @ 25-300 o C<br />
(3) T.C.= Thermal Conductivity<br />
介電常數較高的是 CBS-4(εr = 7)其介電<br />
損失亦最高(tanδ = 9.4×10 -3 ),介電常數較低的<br />
是 CBS-9(εr = 3.8)其介電損失亦低(tanδ =<br />
1.7×10 -3 ),CBS-4 之 CaO 含量為 41.2 wt%。<br />
原因是高含量之 CaO 會增進離子位移極化,<br />
升高介電常數並增大介電損失。所以 CaO 含<br />
量提高會增大玻璃之膨脹係數及介電常數。<br />
此外引起玻璃介電損失因素還有高頻諧振之<br />
振動損耗、玻璃網絡變形或缺陷之損耗及離<br />
子遷移造成之損耗,B2O3 及 SiO2 是玻璃網絡<br />
之形成劑(former)為高價離子氧多面體所構<br />
成,電場作用下僅能產生有限之彈性位移,<br />
故具有低的介電常數。熱傳導是表示溫度不<br />
相同而在臨近區域傳遞能量的現象,CBS-950<br />
之熱傳導介於 0.9~1.1 W/mK 與商用基板接近<br />
(1.2 W/mK)。<br />
綜合實驗顯示高低溫玻璃系統之玻璃結<br />
晶機制是3維的晶粒體結晶成長機制,其組成<br />
中低溫玻璃之含量可以調整燒結緻密溫度及<br />
延遲燒結緻密時間及組織之孔洞分佈、介電
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