[發明專利]一種控制低溫共燒陶瓷基板燒結收縮及變形的工藝

無效

• 申請號: 201310257327.2
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103351157A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 王少洪;周丹;侯朝霞;胡小丹;王美涵;牛廠磊;劉曉東
• 申請（專利權）人: 沈陽大學
• 主分類號: C04B35/195
• 分類號: C04B35/195;C04B35/622
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 趙越

技術領域

本發明涉及一種陶瓷制備工藝，特別是涉及一種控制低溫共燒陶瓷基板燒結收縮及變形的工藝，能夠控制陶瓷基板的燒結收縮及變形。

背景技術

低溫共燒陶瓷（Low?Temperature?Co-fired?Ceramics,?LTCC）技術是一種多學科交叉技術，能夠應用于高頻多層電子基板和被動器件的制造領域，為電子元器件的封裝和集成提供了良好的解決途徑。

低溫共燒陶瓷技術主要包括漿料制備、流延坯片、形狀剪切、絲網印刷、疊層、共燒等步驟，其中疊層和共燒是最為重要的兩個步驟，其結果直接影響到產品的最終質量。

由于坯片收縮、不同介質材料層間在燒結溫度、燒結致密化速率、燒結收縮率及熱膨脹速率等方面的失配以及疊層壓力的不均勻等因素，往往容易產生層裂、翹曲和裂紋等缺陷。

為了解決多層共燒陶瓷基板的燒結收縮及變形等缺陷，各種限制材料燒結收縮的技術不斷被開發出來。如零收縮燒結技術（Zero?Shrinkage?Sintering），自限制收縮燒結法（Self?Constrained?Sintering，SCS），較小壓力輔助限縮燒結（Pressure?Less?Assisted?Constrained?Sintering，PLAS）,?壓力輔助限縮燒結（Pressure?Assisted?Constrained?Sintering，PAS）等。零收縮型LTCC技術的優點是能夠達到控制基板材料與電極材料共燒時的收縮，保證燒結后布線及通孔的位置和精度，但仍然存在一些問題，如制備工藝比較復雜化、材料表面比較粗糙、材料的熱導率降低和材料的強度不高等，需要進一步開發和研究。SCS工藝是通過向LTCC基板材料中添加較多的有機物，燒結時使基板產生較多的氣孔從而達到限制燒結收縮的目的。該方法制備的LTCC強度不高，基片表面粗糙，介質損耗也比較大。PLAS和PAS工藝對基片收縮率的控制需要通過特殊裝置的燒結爐來實現的。運用PAS?工藝,?LTCC多層結構在X、Y?方向的收縮限制可以接近于零，但其工藝比較繁瑣，成本也較高。?

可見，當前限制材料燒結收縮技術的缺點主要為制備工藝復雜、成本較高、共燒基板的強度較低且表面比較粗糙等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種控制低溫共燒陶瓷基板燒結收縮及變形的工藝，本工藝能夠控制基板的燒結收縮及變形，工藝簡單，成本低，燒結后基板的強度較高,?基板表面光滑、平整，在電子元器件的封裝和集成領域具有應用價值。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種控制低溫共燒陶瓷基板燒結收縮及變形的工藝，所述工藝包括以下過程：

將低溫燒結堇青石陶瓷粉體與聚丙烯酸鈉溶液、聚乙烯醇溶液、聚乙二醇溶液和超純水按照低溫燒結堇青石陶瓷粉體15%～35%，聚丙烯酸鈉溶液8%～18%，聚乙烯醇溶液30%～40%，聚乙二醇溶液5%～10%，超純水10%～40%的比例，制備出水基流延漿料；采用水基流延法流延陶瓷生坯；將形狀剪切和打孔后的陶瓷生坯絲網印刷Ag-Pd導電漿料；對陶瓷生坯在常溫下直接施壓疊層；將疊層后的基板放置于鋪有Al₂O₃粉末且鋪展平整的燒結板上，并在其上面均勻覆蓋Al₂O₃粉末，隨后用壓塊壓好,?整體放入燒結爐中；將放入燒結爐中的基板在空氣氣氛下以小于5度/分鐘的速度升溫至100度,排去基板中的水分；以小于3度/分鐘的速度升溫至550～650度，并保溫1～5小時，對基板除膠；以小于5度/分鐘的速度升溫至850～1000度，并保溫1～5小時，達到基板的成瓷溫度；燒結后將基板在燒結爐中自然冷卻,隨后取出,并擦去其表面的Al₂O₃粉末即可。?

所述的一種控制低溫共燒陶瓷基板燒結收縮及變形的工藝，所述低溫燒結堇青石陶瓷粉體也可以采用低溫燒結ZnO-Li₂O-B₂O₃-SiO₂、CaO-B₂O₃-SiO₂體系低介低燒陶瓷材料替代。

所述的一種控制低溫共燒陶瓷基板燒結收縮及變形的工藝，所述聚丙烯酸鈉溶液濃度為4%，聚乙烯醇溶液濃度為5%，聚乙二醇溶液濃度為17%。

所述的一種控制低溫共燒陶瓷基板燒結收縮及變形的工藝，所述陶瓷生坯在常溫下直接施壓疊層,所施加的壓力為2～30兆帕，保壓時間為1～10分鐘。