1。介绍gydF4y2Ba
高频无线通信的快速发展导致了越来越小型化的需求,高集成、多功能微波陶瓷设备。它还提出了电子封装技术的要求。低温co-fired陶瓷高瓦斯)技术提供了一个良好的电子元件的小型化和轻量级的解决方案在高频应用程序和模块。作为确立设备的功能部分,确立衬底材料都进行了广泛的调查在过去几十年gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba
6gydF4y2Ba],许多材料已经开发的微晶玻璃或玻璃/陶瓷根据具体应用的需要。最重要的一个过程,确立衬底制造磁带铸造包括程序像泥浆制备、混合、脱气、铸造、干燥、冲孔,等等。虽然可以获得高质量的陶瓷基片,传统的磁带铸造过程非常复杂,精度低,不仅影响微波设备的性能,但也很难适应快速的趋势,综合的、小批量的生产设备。和磁带铸造过程带来了大量的环境污染。要解决这些问题,许多学者进行了研究材料和新技术(gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
8gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
三维印刷(3 dp),称为加法制造,已成为媒体和公众关注的焦点,近年来随着几十年的技术终于临近最终用途的性能直接生产所需设备(gydF4y2Ba
9gydF4y2Ba]。J.J.亚当斯et al。gydF4y2Ba
10gydF4y2Ba]报道一个新的3 dp技术直接使天线的集成到一个小型无线传感器节点的包确保算法的带宽小的天线的性能。香港et al。gydF4y2Ba
11gydF4y2Ba]报道一个五层全3 d打印quantum-dot-based发光二极管(量子-有机二极管),显示的能力快速打印电子设备和嵌入式电路,使无数应用程序(gydF4y2Ba
12gydF4y2Ba]。因此,兴趣3 dp技术不断上升使得反思传统方法的多层确立设备的设计和制造。gydF4y2Ba
在本文中,我们报告一个小说确立衬底制造过程基于3 d打印。微晶玻璃基板的印刷使用dual-nozzle混合印刷系统。印刷参数仔细讨论。的密度、显微结构、机械强度和印刷电路板的介电性能研究。gydF4y2Ba
2。实验gydF4y2Ba
2.1。材料gydF4y2Ba
典型的微晶玻璃系统中,硼硅酸盐glass-alumina用于这项工作。商用硼硅酸盐玻璃和高纯度gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba粉末都购自国药控股化学试剂有限公司,有限公司获得的玻璃的主要成分是16.5 wt %曹,14.5 wt %gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba8.9 wt % BgydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba现年54岁的wt % SiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba和4.4 wt %分别。两个粉和氧化铝球磨球在乙醇为24小时,平均直径(DgydF4y2Ba50gydF4y2Ba1.56)产生的粉末gydF4y2Ba
μgydF4y2Ba0.98米的玻璃和gydF4y2Ba
μgydF4y2Bam为基地gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba以激光粒子分析仪(上升2028,济南有限公司,中国)。gydF4y2Ba
2.2。泥浆制备gydF4y2Ba
微晶玻璃浆(40 wt %)准备在球磨4 h,以确保良好的分散和一致性,使用去离子水作为溶剂。玻璃和陶瓷粉末的质量比是比例(玻璃:艾尔gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba)。R.T. Darvan C(范德比尔特有限公司诺沃克,CT), 30 wt %聚丙烯酸铵溶液,用作分散剂和羟乙基纤维素(阿拉丁实业有限公司、上海、中国)作为增粘剂。聚乙二醇(化学试剂国药控股、上海、中国)添加湿润剂。消泡剂(阿拉丁实业有限公司、上海、中国)也添加到防止泡沫,水和氨被用来调整PH值。gydF4y2Ba
2.3。确立基板的制造gydF4y2Ba
为了实现功能的集成制造设备,我们设计并安装了一个dual-nozzle混合打印系统,如图gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba。喷嘴我打印系统采用直接的写作方法,使用一个空气pressure-assisted注射器,高粘度材料印刷。第二喷嘴使用压电式喷射系统高精度印刷低粘度的功能材料。微晶玻璃的确立基质被打印喷嘴i的合成运动平台和喷嘴驱动控制系统。快餐店的微晶玻璃在一定压力下的泥浆从喷嘴挤压和沉积在平台,形成所需的层的形状。当然,多层设备可以一层一层地建造喷嘴高度重复。衬底的形状则由喷嘴的路径运动,可通过编程与G代码。在印刷实验,使用的喷嘴内径是0.16毫米,x - y方向的移动速度是300 mm / s, 150 kPa,空气压力。管状标本也捏造的内部直径3毫米,外直径7毫米,10毫米的高度对介电性能测试。样本debindered在450°C,那么空气中烧结在800 - 900°C 2小时,然后冷却炉。gydF4y2Ba
dual-nozzle混合印刷系统的示意图。gydF4y2Ba
2.4。描述gydF4y2Ba
烧结基体的相对密度是衡量阿基米德方法。微晶玻璃的机械强度是调查一个万能试验机(WDW2000,哈尔滨可馨ins。使用三点弯曲试验方法,中国)。印刷电路板的上表面粗糙度是衡量探测仪器(JB-4C、上海光学仪器有限公司,中国)。扫描电子显微镜的观察微观结构(杰出人才职业、杰出人才、荷兰)。介电性能是衡量矢量网络分析仪(CETC AV36580A第41研究所,中国)。gydF4y2Ba
3所示。结果与讨论gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba显示了印刷确立基板、管状试样和表面粗糙度。确立基板的尺寸10×10毫米,5×5毫米,10×5毫米得到设计(图gydF4y2Ba
2(一个)gydF4y2Ba),光滑,平坦的表面。印刷的管状试样介电测试如图gydF4y2Ba
2 (b)gydF4y2Ba。衬底的厚度是105±5gydF4y2Ba
μgydF4y2Bam。上表面的粗糙度平均是0.92gydF4y2Ba
μgydF4y2Bam如图gydF4y2Ba
2 (c)gydF4y2Ba。图gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba显示了扫描电镜的图像上和烧结衬底的横截面。可以看出,烧结微晶玻璃衬底达到结构紧凑,减少毛孔,玻璃融化和封装陶瓷在高温下烧结阶段。gydF4y2Ba
印刷确立样品及其粗糙度。(一)基板有不同的大小。(b)打印管介电测试的标本。(c)粗糙的印刷基板。gydF4y2Ba
扫描电镜图像的印刷基板。(一)上表面。(b)横断面视图。gydF4y2Ba
很明显,基质印刷是一个泥浆沉积和融合的过程。印刷质量取决于泥浆的特性,模型设计,印刷参数的匹配。泥浆的粘度是影响基板印刷的一个重要因素。如果粘度太高,挤压棒状材料不可能融合在一起,形成起伏的表面。如果太低,泥浆不能打印和维护所需的形状。同时,降低泥浆的粘度也会减缓干燥过程,导致印刷电路板的尺寸偏差和不均匀的厚度。实验结果表明,泥浆粘度大约2000 - 5000 mPa·s可以不断挤压,均匀。gydF4y2Ba
印刷参数包括喷嘴直径(gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba)、压力(gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba),平台移动速度(gydF4y2Ba
vgydF4y2Ba
pgydF4y2Ba),喷嘴之间的差距和平台(gydF4y2Ba
hgydF4y2Ba)等,极大地影响微晶玻璃衬底的可控印刷。表面粗糙度(gydF4y2Ba
类风湿性关节炎gydF4y2Ba)和衬底的厚度主要是相关的gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba和gydF4y2Ba
hgydF4y2Ba。喷嘴直径越小gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba使用,光滑和薄衬底越容易。的价值gydF4y2Ba
hgydF4y2Ba应该仔细考虑根据gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba和泥浆的性质。如果gydF4y2Ba
hgydF4y2Ba太高,泥浆的沉积将不准确。如果太低,许多痕迹出现在表面,因为喷嘴的风潮。连续和稳定的印刷过程也需要匹配gydF4y2Ba
vgydF4y2Ba
pgydF4y2Ba和空气压力gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba,因为gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba决定了泥浆的出口速度(gydF4y2Ba
vgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba)。一般来说,我们需要确保gydF4y2Ba
vgydF4y2Ba
pgydF4y2Ba等于gydF4y2Ba
vgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba稳定的印刷,他们的速度不应过快。假设泥浆在喷嘴的流动是层流,和浆是一个不可压缩均匀流体恒定的物理参数。基于运动分析的泥浆在挤压过程中,我们可以推断出之间的关系gydF4y2Ba
vgydF4y2Ba
pgydF4y2Ba和gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba如下:gydF4y2Ba
(1)gydF4y2Ba
vgydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
ΔgydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
·gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
ΔpgydF4y2Ba=gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba泥浆的压力,gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba大气压力,gydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
是流体的密度填充注射器,gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba的高度是流体填充注射器,gydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
是泥浆的粘度,gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba注射器的半径,gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba喷嘴的直径。gydF4y2Ba
因此,硼硅酸盐glass-alumina确立衬底与控制大小和表面光滑。这是与商业基质,如杜邦公司951 (gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
理想的确立衬底材料应具备几个特点如低介电常数(低于10)和较低的介电损耗,热导率高、鲁棒性与环境压力,和低成本gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba]。表gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba显示打印的身体和介电性能的硼硅酸盐glass-alumina衬底与杜邦公司951年[在这个研究和比较gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba]。确立衬底的相对密度达到93.7%后烧结在875°C 2小时,平均抗弯强度156 mPa。的介电常数gydF4y2Ba
ƐgydF4y2BargydF4y2Ba在3 GHz 6.2和损失gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
棕褐色gydF4y2Ba
gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
是0.0055。的价值gydF4y2Ba
ƐgydF4y2BargydF4y2Ba小于计算的方程导出了佩恩et al。gydF4y2Ba
6gydF4y2Ba]。减少gydF4y2Ba
ƐgydF4y2BargydF4y2Ba可以归因于ceramic-glass复合材料的相对密度。从图可以看出gydF4y2Ba
3 (b)gydF4y2Ba,有一些技术精心仍然存在的基质,可以有效地降低材料的介电常数。衬底的毛孔也导致更低的介电损耗和弯曲强度较低。因此,观察到的属性表明印刷微晶玻璃衬底为确立衬底应用程序可以是一个可能的候选人。gydF4y2Ba
微晶玻璃基板上印刷的属性。gydF4y2Ba
属性gydF4y2Ba |
这项工作gydF4y2Ba |
杜邦公司gydF4y2Ba |
作文gydF4y2Ba |
BSG 60% + 40%氧化铝gydF4y2Ba |
951年gydF4y2Ba |
烧结温度(°C)gydF4y2Ba |
875年gydF4y2Ba |
- - - - - -gydF4y2Ba |
相对密度(%)gydF4y2Ba |
93.7gydF4y2Ba |
- - - - - -gydF4y2Ba |
介电常数,gydF4y2Ba
ƐgydF4y2BargydF4y2Ba(3 GHz)gydF4y2Ba |
6.2gydF4y2Ba |
7.8gydF4y2Ba |
介电损耗,gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
棕褐色gydF4y2Ba
gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
(3 GHz)gydF4y2Ba |
0.0055gydF4y2Ba |
0.006gydF4y2Ba |
弯曲强度(mPa)gydF4y2Ba |
156年gydF4y2Ba |
- - - - - -gydF4y2Ba |