[發(fā)明專利]低介電常數(shù)低損耗的低溫共燒陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810053644.5
• 申請(qǐng)日: 2018-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN108218406B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 齊世順;程華容;宋蓓蓓;楊魁勇;呂鵬;孫淑英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京元六鴻遠(yuǎn)電子科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/10
• 分類號(hào): C04B35/10;C04B35/626;C04B35/622;C04B35/01;C04B35/453
• 代理公司: 北京匯信合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11335
• 代理人: 夏靜潔

本發(fā)明公開了低介電常數(shù)低損耗的低溫共燒陶瓷材料及其制備方法，按質(zhì)量份計(jì)，該材料由10～40份Al₂O₃、0～40份SiO₂、0～60份粉末A、0～60份粉末B和8～30份粉末C組成，粉末A和粉末B至少有一種；粉末A的組分為40～70份Bi₂O₃，10～30份ZnO，15～45份H₃BO₃；粉末B的組分為摩爾比1:1:2的BaO前驅(qū)體、CuO和H₃BO₃；粉末C的組分為摩爾比2:1的MgO與SiO₂。將原料按比例混合，經(jīng)球磨、干燥、造粒、壓片、排膠和燒結(jié)等工序，最終制備出介電常數(shù)在5.2～10范圍內(nèi)可調(diào)、介電損耗小于0.002、絕緣電阻率高于1×10¹⁴Ω·cm的低溫共燒陶瓷材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低溫共燒陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及低介電常數(shù)低損耗的低溫共燒陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)

低溫共燒陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)是在由低溫共燒陶瓷粉料制成的生瓷帶上，通過(guò)激光打孔、微孔注漿、精密導(dǎo)體印刷等工序制備出所需的電路，再將多個(gè)被動(dòng)組件(如電容、電阻、濾波器、耦合器等)通過(guò)生瓷帶的疊壓埋入基板內(nèi)部，最后在900℃以下的溫度一次燒結(jié)，制成具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的無(wú)源集成組件，還可以通過(guò)在其表面貼裝IC和有源器件，制成有源/無(wú)源集成的功能模塊。由于LTCC的優(yōu)異性能，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于制造各種片式電容和電感元件、片式天線、LED基座、集成電路封裝、多芯片模塊、微電子機(jī)械系統(tǒng)等，應(yīng)用領(lǐng)域涉及LED封裝、移動(dòng)通信、汽車電子、醫(yī)療電子、航空航天及軍事電子等。

從全球范圍來(lái)看，歐美和日本等國(guó)家在LTCC領(lǐng)域具有很長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)積累，在LTCC技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量方面領(lǐng)先于我國(guó)，特別是在商用LTCC材料上?，F(xiàn)今，國(guó)際上提供成熟LTCC瓷料的公司主要有Dupont、Ferro和Heraeus三家。但是進(jìn)口的LTCC材料不僅價(jià)格昂貴，而且在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)材料參數(shù)的調(diào)整受限，極大地限制了我國(guó)電子元件模塊化和電子終端產(chǎn)品的發(fā)展。因而，開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LTCC材料及先進(jìn)的生產(chǎn)工藝對(duì)于我國(guó)電子材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

目前，能夠滿足低溫?zé)Y(jié)的陶瓷材料可以分為三種：①微晶玻璃體系，又稱玻璃陶瓷系；②玻璃燒結(jié)助劑+陶瓷系；③單相陶瓷系。國(guó)內(nèi)外LTCC瓷料產(chǎn)品主要集中在微晶玻璃體系和玻璃燒結(jié)助劑+陶瓷系兩種材料體系，單相陶瓷系因其材料成本和與金屬電極的共燒匹配性問(wèn)題，難以應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程。微晶玻璃體系陶瓷，對(duì)材料制備過(guò)程中的成分均一性和溫度控制等要求極高，難以實(shí)現(xiàn)材料的系列化。而通過(guò)添加低軟化點(diǎn)玻璃料、低熔點(diǎn)氧化物或化合物實(shí)現(xiàn)液相燒結(jié)，能夠?qū)⑿阅軆?yōu)異的微波介質(zhì)材料的燒結(jié)溫度降至LTCC適用范圍，有助于制備出介電性能系列化的LTCC材料。但是，常用的玻璃燒結(jié)助劑成分復(fù)雜、生產(chǎn)成本高，需要專業(yè)的設(shè)備進(jìn)行玻璃的高溫熔融煉制，熱處理時(shí)間長(zhǎng)、耗能大且不易放大生產(chǎn)。而且，玻璃的冷淬過(guò)程對(duì)設(shè)備損耗大，淬火后的玻璃渣硬度高，難以進(jìn)行磨細(xì)加工，玻璃的形狀差、工藝適應(yīng)性不好。直接加入過(guò)多的低熔點(diǎn)氧化物往往會(huì)直接惡化材料性能和工藝適用性，難以達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的要求，因而選用合適的低燒助劑和與之匹配的微波陶瓷基體材料是開發(fā)LTCC瓷料的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種不用熔煉玻璃，介電常數(shù)在5.2～10范圍內(nèi)可調(diào)，介電損耗小于0.002，絕緣電阻率高于1×10¹⁴Ω·cm的低介電常數(shù)低損耗的低溫共燒陶瓷材料及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種低介電常數(shù)低損耗的低溫共燒陶瓷材料，該材料由10～40質(zhì)量份的Al₂O₃、0～40質(zhì)量份的SiO₂、0～60質(zhì)量份的粉末A、0～60質(zhì)量份的粉末B和8～30質(zhì)量份的粉末C組成，粉末A和粉末B至少有一種；其中：