Vismutti-sinkki borosilikaattilasiin perustuvat ultramatalassa lämpötilassa sintrattavat lasi-keraami komposiitit

Väitöstyössä on kehitetty uudenlainen ultramatalan lämpötilan yhteissintrattava lasi-keraami komposiitti perustuen vismutti-sinkki-borosilikaatti (BBSZ) lasiin sekä Al2O3, että BaTiO3 keraameihin.

Modernissa elektroniikassa ja niiden pakkauksissa tarvitaan materiaaleja, joiden avulla halutut toiminnot saadaan toteutettua luotettavasti ja pakattua pieneen tilaan. Tällaisen kehityksen mahdollistaa mm. sähkökeraamit jotka perinteisesti kuitenkin vaativat korkean valmistuslämpötilan. Tästä johtuen niiden yhdistäminen eri materiaalien kanssa on ollut haastavaa ja niiden valmistukseen käytetty energiamäärä on ollut suuri.

Väitöstyössä esitetyn komposiitin havaittiin sintrautuvan jo 450 °C lämpötilassa, mikä on huomattavasti matalampi lämpötila kuin perinteisillä matalan lämpötilan yhteissintrattavilla keraameilla (LTCC, tyypillisesti 850 °C). Materiaalin dielektrisiä ominaisuuksia kyettiin muuttamaan keraamisten täyteaineiden valinnalla ja määrällä sekä BBSZ lasista muodostuneen sekundäärifaasin avulla mahdollistaen sovelluskohtaisen ominaisuuksien säädön. Lisäksi kehitettyjen komposiittien avulla toteutettiin monikerroksisia monimateriaalirakenteita ja todettiin niiden olevan yhteensopivia haudattujen hopeajohtimien kanssa.

Väitöstyössä kehitetyt materiaalit ovat lupaava uusi lisä ultramatalien yhteissintrattavien keraamien (ULTCC) materiaaliperheeseen, joka on aktiivisen tutkimuksen kohteena maailmalla.