[發明專利]一種低溫共燒陶瓷材料及制備方法

有效

• 申請號: 201910587024.4
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號: CN110229002B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 竇占明;張二甜;應建;陳群星;葉萍;杜玉龍;班秀峰;張秀;王學杰;褚濤
• 申請（專利權）人: 貴州振華電子信息產業技術研究有限公司;中國振華集團云科電子有限公司
• 主分類號: C04B35/453
• 分類號: C04B35/453;C04B35/46;C04B35/64
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 覃蛟

本發明公開了一種低溫共燒陶瓷材料及制備方法，涉及低溫共燒陶瓷材料領域。包括以下質量分數的原料：97.4％－99.2％的氧化鋅－二氧化鈦，0％－1％的鈣硼硅玻璃，0.5％－2.5％的氧化銅和0.05％－2％的五氧化二釩。將上述組分經過稱量、混合球磨、預燒、粉碎工序制備LTCC材料，后通過LTCC加工平臺制備微波器件進行介電性能及燒結匹配性驗證。本發明制備得到的低溫共燒陶瓷材料與金銀等導體漿料匹配共燒效果良好，同時介電常數高，可降低器件產品尺寸，實現電路的小型化、集成化。

技術領域

本發明涉及低溫共燒陶瓷材料領域，具體而言，涉及一種低溫共燒陶瓷材料及制備方法。

背景技術

目前低溫共燒陶瓷(LTCC)技術已經廣泛應用在射頻或微波無線通訊、半導體、光電子、MEMS等領域中，在多層陶瓷基片、封裝及多層陶瓷集成電路(multilayers ceramicintegrated circuits，MCIC)中有廣泛應用，隨著4G通信時代的到來，對微波器件/組件的小型化，集成化，高頻化等都有具有更高要求。因此，LTCC材料作為基礎材料受到學者們的廣泛關注。美國DuPont公司生產的951、Ferro公司生產的A6系列LTCC材料已經十分成熟，是國內外LTCC主要生產原材料，但是，這種工藝隨著IC集成度的不斷提高，對材料提出新的要求。首先，隨著芯片尺寸越來越小，就要求陶瓷基板介電常數變大，但常見的LTCC材料均為玻璃或Al₂O₃+玻璃體系，介電常數低(ε_r≤10)，極大地限制了LTCC組件集成化，小型化的發展。其次，玻璃基LTCC材料涉及制備玻璃，因此工藝較陶瓷材料復雜，同時玻璃制備對設備要求較高、工藝控制難度較大。最后，玻璃基LTCC陶瓷材料較陶瓷基材料機械強度低，加工性能較差。

鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫共燒陶瓷材料，采用添加低熔點氧化物復合燒結助劑及微量玻璃，調整材料粒徑的方法，解決了陶瓷基LTCC材料燒結溫度高、燒結時間長以及匹配性差的問題。

本發明的另一目的在于提供一種低溫共燒陶瓷材料的制備方法，該制備方法通過配方各原料的優化設計，特別是通過添加鈣硼硅(CBS)玻璃，能夠在有效降低生坯的燒結溫度的同時有效的調節主晶相的收縮特性，使LTCC材料保證所制備的陶瓷基板具有良好的微波介電性能同時，又與金銀等貴金屬漿料具有很好的共燒匹配性。

本發明是這樣實現的：

一種低溫共燒陶瓷材料，包括以下質量分數的原料：97.4％－99.2％的氧化鋅－二氧化鈦，0％－1％的鈣硼硅玻璃，0.5％－2.5％的氧化銅和0.05％－2％的五氧化二釩。

在本發明應用較佳的實施例中，上述氧化鋅－二氧化鈦中原材料氧化鋅與二氧化鈦摩爾比為0.82－1.22：1，鈣硼硅玻璃中原材料氧化鈣、三氧化二硼與二氧化硅摩爾比為：35－50：18－35：15－47。

在本發明應用較佳的實施例中，上述低溫共燒陶瓷材料的燒結溫度為830－930℃，保溫時間為20－40min，介電常數為25≤ε_r≤32＠8GHz，介電損耗tanδ為(8－10)×10^－4＠8GHz；

優選的，低溫共燒陶瓷材料的燒結溫度為880℃，低溫共燒陶瓷材料的保溫時間為30min，介電常數為25。

一種低溫共燒陶瓷材料的制備方法，包括：在氧化鋅－二氧化鈦中加入如下原料：鈣硼硅玻璃，氧化銅和五氧化二釩，其中，氧化鋅－二氧化鈦的含量為97.4％－99.2％。