[發(fā)明專利]一種黑色低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710794784.3
• 申請(qǐng)日: 2017-09-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107500735B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童建喜;黃聰;葉春燕;何利松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 嘉興佳利電子有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/10
• 分類號(hào): C04B35/10;C04B35/622;C03C3/064;C03C3/091
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務(wù)所有限公司 33214
• 代理人: 徐金杰

本發(fā)明屬于微波介質(zhì)陶瓷領(lǐng)域，涉及一種黑色低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用。一種黑色低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料，該陶瓷材料包括氧化鋁、鋁硼硅酸鹽玻璃和黑色著色劑，質(zhì)量百分比組成為：氧化鋁40～60％；鋁硼硅酸鹽玻璃38～58％；黑色著色劑2～10％。采用該陶瓷材料經(jīng)LTCC工藝技術(shù)制備的陶瓷基板具有燒制工藝簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度高、介電性能優(yōu)良、具有遮光性等特點(diǎn)。能替代HTCC封裝基板。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波介質(zhì)陶瓷領(lǐng)域，涉及一種黑色低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

高溫共燒陶瓷(High Temperature Co-fired Ceramcis，簡(jiǎn)稱HTCC)技術(shù)是一種比較成熟的微電子陶瓷封裝技術(shù)，HTCC技術(shù)應(yīng)用于半導(dǎo)體封裝，具有強(qiáng)度高、氣密性好，散熱性佳，集成度高、設(shè)計(jì)靈活等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于晶振、MEMS傳感器、圖像傳感器、功率器件、聲表面波器件、光通信用模組等的封裝。HTCC技術(shù)中常用黑色氧化鋁材料。由于半導(dǎo)體集成電路具有明顯的光敏性，要求作封裝管殼的氧化鋁陶瓷具有遮光性，一般為黑色。黑色氧化鋁材料通常由氧化鋁、著色氧化物和助熔劑組成。其中著色氧化物有Fe₂O₃，Cr₂O₃，CoO，NiO，V₂O₅，MnO₂，TiO₂等。助熔劑有SiO₂、B₂O₃、滑石等。黑色氧化鋁多層陶瓷基板有下列缺點(diǎn)：(1)介電常數(shù)高，影響信號(hào)傳輸速度提高；(2)導(dǎo)體材料鎢、鉬電阻率高，信號(hào)傳輸損耗大，限制高頻應(yīng)用；(3)熱膨脹系數(shù)與硅差異較大。(4)HTCC工藝要求在保護(hù)氣氛下(通常為N₂和H₂混合氣)燒結(jié)，工藝復(fù)雜，難度大，燒結(jié)溫度高(通常為1500～1600℃)，工藝成本高。

低溫共燒陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，簡(jiǎn)稱LTCC)采用低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料與低熔點(diǎn)低電阻率金屬(Ag、Au或Cu等)材料在900度左右共燒，克服了HTCC技術(shù)的諸多缺陷，在高頻、高傳輸速度、低損耗、低導(dǎo)熱等要求場(chǎng)合下得到廣泛應(yīng)用，如片式無(wú)源器件、射頻封裝基板、通訊模塊、LED陶瓷基板等領(lǐng)域。LTCC技術(shù)采用普通的空氣氣氛燒結(jié)，比HTCC技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，但由于低溫共燒陶瓷材料中通常添加大量玻璃成份，燒結(jié)氣孔率高，機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)較低。

若能結(jié)合LTCC和HTCC材料特性的各自優(yōu)勢(shì)，規(guī)避各自缺點(diǎn)，對(duì)低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，開(kāi)發(fā)出滿足HTCC封裝應(yīng)用要求的LTCC材料，將會(huì)有非常大的意義，并具有極佳的應(yīng)用價(jià)值。目前鮮有低溫共燒陶瓷材料應(yīng)用于HTCC封裝場(chǎng)合，如在聲表面波器件封裝基板、晶振封裝基板、MEMS傳感器封裝基板、圖像傳感器封裝基板、光通信封裝基板等領(lǐng)域的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供了一種黑色低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料，本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供上述的陶瓷材料的制備方法，本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供上述的陶瓷材料的應(yīng)用。采用該陶瓷材料經(jīng)LTCC工藝技術(shù)制備的陶瓷基板具有燒制工藝簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度高、介電性能優(yōu)良、具有遮光性等特點(diǎn)。能替代HTCC封裝基板。

為了實(shí)現(xiàn)上述的第一個(gè)目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：

一種黑色低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料，該陶瓷材料按重量百分比計(jì)由以下組分構(gòu)成：

氧化鋁 40～60％；

鋁硼硅酸鹽玻璃 38～58％；

黑色著色劑 2～10％。

作為優(yōu)選，該陶瓷材料按重量百分比計(jì)由以下組分構(gòu)成：

氧化鋁 43～58％；