Desenvolvimento de vitro-cerâmicos do sistema Anortite-Diopsite-Apatite co-sinterizáveis a baixa temperatura para aplicações à microelectrónica

Abstract

O presente trabalho de investigação visa o desenvolvimento de os substratos vitro-cerâmicos multicamada para microelectrónica co-sinterizáveis a temperaturas baixas com pastas de metais económicos e de baixo ponto de fusão, “Low temperature Co-Fired Ceramics” (LTCC). Estes substratos têm um melhor desempenho em aplicações envolvendo frequências elevadas de transporte de sinais, comparativamente com a tecnologia tradicional dos “Printed Circuit Boards” (PCB). As formulações do material dieléctrico, retiradas do corte transversal do sistema ternário Apatite-Anortite-Diopsite correspondente a um teor constante de 4,8 wt.% de apatite, podendo ou não conter agentes de nucleação. As formulações vitro-cerâmicas foram fundidas e vazadas em água fria. Posteriormente as fritas foram moídas e devidamente caracterizadas em termos de granulometria, usadas em estudos de nucleação, cristalização, de dispersibilidade em meio aquoso, e na consolidação de corpos por prensagem a seco para em estudos de sinterização, e no processamento de substratos por tape casting, e as propriedades dos sinterizados foram avaliadas (CET, k, e Tangδ).

The main objective of this research was the development of glass-ceramic multilayer substrates for microelectronic applications, co-fired at low temperatures with an economic metal paste, which has low melting point, usually referred as Low Co-Fired Ceramics (LTCC). This technology has been extensively investigated in order to achieve high signal propagation speed, reliability and low cost. The compositions of the dielectric materials were obtained from the transversal cut of the ternary system Anorthite-Diopside-Apatite, corresponding to an Apatite amount of 4.8 wt.%, with or without the introduction of nucleation agents. The glass-ceramic formulations were melted and spilled to cold water. The obtained frits were then dried, milled and their granulometry was evaluated. The frits were used in nucleation, crystallization and aqueous dispersibility studies and in the consolidation of samples through dry uniaxial pressing for sintering studies. The physical properties of the sintered samples were evaluated (CET,k and Tanδ).