[發(fā)明專利]一種鈣硼硅玻璃基低溫共燒陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410674916.5
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104445953A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳帆
• 申請（專利權(quán)）人: 柳州創(chuàng)宇科技有限公司
• 主分類號: C03C10/00
• 分類號: C03C10/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 龔燮英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低溫共燒陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鈣硼硅玻璃基低溫共燒陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，在半導(dǎo)體技術(shù)飛速發(fā)展的帶動下，電子元器件不斷向小型化、集成化和高頻化方向發(fā)展。選擇適當(dāng)?shù)哪芘c銀等導(dǎo)電材料在不超過900℃的溫度下低溫共燒的陶瓷，從而制備多層元件或把無源器件埋入多層電路中，成為上述趨勢的必然，作為無源集成元件主要介質(zhì)材料的低溫共燒陶瓷也成為一種重要的發(fā)展趨勢。

低溫共燒陶瓷(LTCC)技術(shù)，是將低溫?zé)Y(jié)陶瓷粉制成厚度精確而且致密的生瓷帶，作為電路基板材料，在生瓷帶上利用激光打孔、微孔注漿、精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形，并將多個(gè)無源元件埋入其中，然后疊壓在一起，在900℃燒結(jié)，制成三維電路網(wǎng)絡(luò)的無源集成組件。但是，LTCC基板材料的熱導(dǎo)率偏低，限制了其在更大功率、更高封裝密度中的應(yīng)用，從而提高LTCC基板材料的熱導(dǎo)率成為低溫共燒領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。

現(xiàn)有技術(shù)對低溫共燒陶瓷材料及其制備方法進(jìn)行了廣泛的報(bào)道，例如，申請?zhí)枮?00610022007.9的中國專利文獻(xiàn)報(bào)道了一種低溫共燒氮化鋁陶瓷和堇青石基玻璃復(fù)合材料，通過將粉料加入模具中熱壓燒結(jié)，得到熱導(dǎo)率最高為7.5W/mK的復(fù)合材料。美國J.H.Enloe等人報(bào)道了一種環(huán)保的基板材料，在900～1400℃下燒結(jié)得到AlN-硼硅酸鹽玻璃基板材料，其熱導(dǎo)率最高為7W/mK。但是，上述報(bào)道的基本材料的制備方法均采用氮化鋁與玻璃材料復(fù)合提高材料熱導(dǎo)率，制備得到的材料熱導(dǎo)率較低，而且不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種鈣硼硅玻璃基低溫共燒陶瓷材料及其制備方法，該方法制備的鈣硼硅玻璃基低溫共燒陶瓷材料的熱導(dǎo)率較高。

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種鈣硼硅玻璃基低溫共燒陶瓷材料，由以下成分組成：

優(yōu)選的，由以下成分組成：

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種鈣硼硅玻璃基低溫共燒陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

將40～60重量份鈣硼硅玻璃粉、5～10重量份碳化硅、20～50重量份鎂橄欖石和1～3重量份碳納米管混合后加入乙醇，球磨處理后烘干，得到低溫共燒陶瓷粉料；

向所述低溫共燒陶瓷粉料中加入溶劑、粘結(jié)劑、增塑劑、分散劑和潤濕劑，混合均勻后流延成型，烘干后燒結(jié)，得到低溫共燒陶瓷材料。

優(yōu)選的，所述鈣硼硅玻璃粉由SiO₂、B₂O₃和CaO制備。

優(yōu)選的，所述鈣硼硅玻璃粉的粒徑為2～10μm。

優(yōu)選的，所述鈣硼硅玻璃為40～50重量份，所述碳化硅為5～8重量份，所述鎂橄欖石為30～50重量份，所述碳納米管為1～2重量份。

優(yōu)選的，所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯。

優(yōu)選的，所述分散劑為三油酸甘油酯。

優(yōu)選的，，所述濕潤劑為聚氧乙烯酯。

優(yōu)選的，所述燒結(jié)步驟具體為：

升溫至420～460℃保溫2～3小時(shí)，然后升溫至600～650℃保溫5～8小時(shí)。

本發(fā)明提供了一種鈣硼硅玻璃基低溫共燒陶瓷材料及其制備方法，由以下成分組成：鈣硼硅玻璃40～60重量份；碳化硅5～10重量份；鎂橄欖石20～50重量份；碳納米管1～3重量份。鈣硼硅玻璃是一種低軟化點(diǎn)，起到助熔劑的作用，促進(jìn)玻璃陶瓷復(fù)合材料致密化。碳化硅陶瓷相具有抗氧化性強(qiáng)、耐磨性能好、熱穩(wěn)定性好、高溫強(qiáng)度大、熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率高以及抗熱震耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良特性。本發(fā)明以鎂橄欖石作為彌散陶瓷相，可以一定程度上提高陶瓷材料的導(dǎo)熱率；通過添加具有高導(dǎo)熱率的碳納米管，連接具有高導(dǎo)熱率的碳化硅和鎂橄欖石，形成三維立體化的網(wǎng)絡(luò)狀導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)陶瓷材料的導(dǎo)熱性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過在鈣硼硅玻璃中加入碳化硅、鎂橄欖石和碳納米管，利用相互之間的協(xié)同作用，提高了制備的低溫共燒陶瓷材料的熱導(dǎo)率，并進(jìn)一步降低鈣硼硅玻璃的熔點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明制備的低溫共燒陶瓷材料的熱膨脹系數(shù)為4.4×10^-6K^-1，介電常數(shù)為5.5(1MHz)，熱導(dǎo)率為38W/mK。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。