[發明專利]一種低溫共燒陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811515368.6
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109626974B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 黑維梅
• 申請（專利權）人: 蘇州研資工業技術有限公司
• 主分類號: C04B35/14
• 分類號: C04B35/14;C04B35/622
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司 11578
• 代理人: 張紅;程立民

本發明提供一種低溫共燒陶瓷材料及其制備方法，所述低溫共燒陶瓷材料含有主成分陶瓷材料和助劑材料，其中，主成分陶瓷材料含有以氧化物重量份計，48～75份的Si，10～20份的B，10～20份的Ti和25～20份的Al，相對于100重量份的主成分陶瓷材料，助劑材料含有0.1～10重量份的選自ZnO和Fe₂O₃的至少一種以及1～10重量份的TaC。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料領域，特別涉及一種低溫共燒陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

低溫共燒陶瓷(Low-temperaturecofiredceramics,LTCC)技術，就是將低溫共燒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、精密導體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形，并將多個無源元件埋入其中，然后疊壓在一起，在900℃共燒，制成三維電路網絡的無源集成組件，也可制成內置無源元件的三維電路基板，在其表面可以貼裝IC和有源器件，制成無源/有源集成的功能模塊。

國內LTCC產品的開發比國外發達國家至少落后5年。這主要是由于電子終端產品發展滯后造成的。LTCC功能組件和模塊主要用于CSM，CDMA和PHS手機、無繩電話、WLAN和藍牙等通信產品，除40多兆的無繩電話外，這幾類產品在國內是近4年才發展起來的。深圳南玻電子有限公司引進了目前世界上最先進的設備，建成了國內第1條LTCC生產線，開發出了多種LTCC產品并己投產，如:片式LC濾波器系列、片式藍牙天線、片式定向耦合器、片式平衡-不平衡轉換器、低通濾波器陣列等，性能己達到國外同類產品水平，并己進入市場。目前，南玻電子正在開發LTCC多層基板和無線傳輸用的多種功能模塊。

目前，清華大學材料系、上海硅酸鹽研究所等單位正在實驗室開發LTCC用陶瓷粉料，但還尚未到批量生產的程度。國內現在急需開發出系列化的、有自主知識產權的LTCC用陶瓷粉料，并專業化生產LTCC用陶瓷生帶系列，為LTCC產業的開發奠定基礎。

作為低溫共燒陶瓷材料，通常是將B₂O₃-SiO₂系玻璃材料混入Al₂O₃等陶瓷材料中的玻璃陶瓷復合系。但由于起始原料必需使用玻璃，并且含有在燒成時易揮發的硼元素，因此得到的基板的組成存在不均勻，且存在彎曲強度差，與基板外部導體膜的結合強度不夠等缺點。

發明內容

為克服前述現有技術的缺陷，本發明提供一種組成均勻，彎曲強度高的與導體膜結合度高的低溫共燒陶瓷材料，主成分陶瓷材料含有以氧化物重量份計，48～75份的Si，10～20份的B，10～20份的Ti和25～20份的Al，相對于100重量份的主成分陶瓷材料，助劑材料含有0.1～10重量份的選自ZnO和Fe₂O₃的至少一種以及1～10重量份的TaC。

本發明的陶瓷材料，通過加入ZnO和Fe₂O₃的至少一種，增加了由低溫燒結陶瓷材料形成的陶瓷層和由銅等低熔點金屬材料形成的外部導體膜之間的反應性。

TaC是一種具有廣闊應用前景的超高溫陶瓷材料之一，熔點達到3880℃，楊氏模量為477～560GPa，維氏硬度達到20GPa，同時具有優異的熱力學和化學穩定性。通常在硬質合金領域作為添加劑使用，可以提高合金的硬度及使用性能。本發明的陶瓷材料，首次采用了TaC作為助劑，較大的提高了陶瓷的彎曲強度，從后述的實驗例可以了解到，得到的陶瓷基板具有293MPa以上的彎曲強度。并且，可以提高所得陶瓷基板對高溫、高濕等環境條件的耐受性，還可以提高基板的耐化學品性，藉此可以抑制基板成分在鍍液中的溶出。另外，雖然詳細的機理不是很清楚，但是TaC的加入可以減少在低溫燒結陶瓷材料的燒結過程中硼元素的揮發，克服得到的基板的組成存在不均勻的缺陷。