[發明專利]一種適用于高頻的LTCC基板材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202111034212.8
• 申請日: 2021-09-03
• 公開（公告）號: CN113716870B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 張為軍;陳興宇;毛海軍;劉卓峰;張書齊;林克歡
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學;山東航天電子技術研究所
• 主分類號: C03C10/04
• 分類號: C03C10/04;C03C1/02;C03B19/06
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 陳俊好

本發明公開一種適用于高頻的LTCC基板材料及其制備方法，該LTCC基板材料為微晶玻璃/陶瓷體系材料，使用低軟化點的微晶玻璃作為燒結助劑，利用析晶減少燒結后材料中無定形玻璃相的含量，有效提高材料的品質因數。本發明的LTCC基板材料在大于10GHz時的介電損耗低于1.5×10^?3，優于目前主流的商業化LTCC材料，滿足電子裝備的高頻應用。本發明提供的制備方法工藝簡單，制備周期短，成本低，制備得到的LTCC基板材料性能優異。

技術領域

本發明涉及電子陶瓷材料及其制造技術領域，尤其是一種適用于高頻的LTCC基板材料及其制備方法。

背景技術

低溫共燒陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics，LTCC)技術是實現電子元件小型化、片式化的一種理想的封裝技術。采用LTCC技術可以把模擬電路、數字電路、光電器件和微波器件等組裝在一起，從而為電子裝備的小型化、集成化、高可靠性等提供了極佳的解決途徑，在信息、能源、軍工等領域具有廣泛的應用前景。

根據LTCC技術的特點和要求，LTCC基板材料通常需要具有低的燒結溫度(金、銀等高電導率金屬導體的熔點通常較低，為了與這些高電導率金屬實現共燒，LTCC基板材料的燒結溫度一般應小于900℃)、較低的介電常數和介電損耗，以及較高的機械強度。眾所周知，介質材料的介電性能，尤其是介電損耗與頻率密切相關，一般情況下，隨著頻率的提高，介電損耗會有一定程度的增大。因此，材料體系的差異使LTCC基板材料的使用頻率范圍不同。目前的LTCC基板材料包括低軟化點玻璃/陶瓷體系，該低軟化點玻璃/陶瓷體系由于大量玻璃相的存在，其高頻損耗一般較大，只能用在頻率較低的場合。

發明內容

本發明提供一種適用于高頻的LTCC基板材料及其制備方法，用于克服現有技術中低軟化點玻璃/陶瓷體系的LTCC基板材料只能用在頻率較低的場合等缺陷。

為實現上述目的，本發明提出一種適用于高頻的LTCC基板材料，所述LTCC基板材料由CaO-B₂O₃-SiO₂體系微晶玻璃和混合陶瓷制備得到，所述CaO-B₂O₃-SiO₂體系微晶玻璃和混合陶瓷的質量比為(70～95):(30～5)；

所述CaO-B₂O₃-SiO₂體系微晶玻璃以CaO、B₂O₃、SiO₂、MgO、TiO₂、Al₂O₃和P₂O₅為原料制備得到；

所述混合陶瓷由CaSiO₃陶瓷和CaB₂O₄陶瓷混合而成。

為實現上述目的，本發明還提出一種適用于高頻的LTCC基板材料的制備方法，包括以下步驟：

S1：按質量比(30～60):(15～40):(15～40):(2～10):(1～4):(1～3):(1～4)稱取CaO、B₂O₃、SiO₂、MgO、TiO₂、Al₂O₃和P₂O₅，混勻、熔煉，然后倒入去離子水中，得到玻璃渣；

S2：按化學計量比稱取CaO和SiO₂，混勻、加熱合成，得到CaSiO₃陶瓷；

S3：按化學計量比稱取CaO和B₂O₃，混勻、第一次加熱合成，將合成產物再次研磨成粉體，然后進行第二次加熱合成，得到CaB₂O₄陶瓷；