[發(fā)明專利]一種無鉛硼硅玻璃基陶瓷復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111507138.7
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114315162B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王大偉;顏廷楠;于淑會;孫蓉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號: C03C14/00
• 分類號: C03C14/00;C03B19/06;C03C3/118;C03B5/16;C04B35/14;C04B35/117;C04B35/582;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 范盈;李玉娜

本發(fā)明公開一種無鉛硼硅玻璃基陶瓷復(fù)合材料及其制備方法。其中，無鉛硼硅玻璃基陶瓷復(fù)合材料包括40～60wt.％的作為基體的SiO₂?B₂O₃?AlF₃?SrO玻璃和40～60wt.％的陶瓷。本發(fā)明通過將粒徑合適的陶瓷粉與玻璃粉混合均勻、造粒、壓片、燒結(jié)得到玻璃基陶瓷復(fù)合材料。本發(fā)明制備的玻璃基陶瓷復(fù)合材料具有優(yōu)異的微波介電性能、高的抗彎強度、低的熱膨脹系數(shù)、較高的導(dǎo)熱系數(shù)以及與銀電極良好的匹配性等特點，在低溫共燒陶瓷(LTCC)封裝領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及片式和集成無源元件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無鉛硼硅玻璃基陶瓷復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著2nm制程硅基芯片研發(fā)成功，目前芯片的集成密度已經(jīng)逼近極限，通過封裝技術(shù)提升微電子組件集成度是未來的趨勢。LTCC封裝基板由多層印刷有電路的陶瓷層一體化低溫(≤900℃)共燒形成，可以實現(xiàn)有源、無源元件三維立體封裝，在高密度、高可靠性微電子封裝領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在實際應(yīng)用中，LTCC封裝基板需要具有優(yōu)異的微波介電性能、高的機械強度、良好的導(dǎo)熱性能、高的電阻率、較低的熱膨脹系數(shù)并且與銀電極兼容等特點，以保證封裝基板在電子整機中具有高的品質(zhì)和可靠性。陶瓷常常具有上述優(yōu)異性能的一種或者幾種，如熔融石英具有低的介電常數(shù)和熱膨脹系數(shù)但是導(dǎo)熱性能較差，AlN具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)但是介電常數(shù)偏高。玻璃/陶瓷復(fù)合材料是一種常見的LTCC基板材料，在實際應(yīng)用中，可以通過改變陶瓷的類型和含量來調(diào)節(jié)基板性能。單一的陶瓷種類難以保證基板各方面性能無明顯短板，使用幾種陶瓷互補制備性能無明顯短板的封裝基板意義重大。

SiO₂-B₂O₃-PbO玻璃基Al₂O₃陶瓷材料是一種常見的玻璃基陶瓷復(fù)合基板材料?，F(xiàn)有的陶瓷促燒劑硼硅酸鉛玻璃種含鉛，鉛對環(huán)境和人類健康十分不友好，玻璃無鉛化十分有必要。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種無鉛硼硅玻璃基陶瓷復(fù)合材料及其制備方法，使用多種陶瓷互補的策略彌補單一陶瓷存在的短板，進(jìn)而得到性能優(yōu)異的的LTCC封裝基板。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

本發(fā)明第一方面提供一種無鉛硼硅玻璃基陶瓷復(fù)合材料，包括40～60wt.％的作為基體的SiO₂-B₂O₃-AlF₃-SrO玻璃和40～60wt.％的陶瓷。

作為優(yōu)選地實施方式，所述SiO₂-B₂O₃-AlF₃-SrO玻璃由55wt.％的SiO₂、17wt.％的B₂O₃、12wt.％的AlF₃、15wt.％的SrO和1wt.％的K₂CO₃組成；

優(yōu)選地，所述SiO₂-B₂O₃-AlF₃-SrO玻璃的玻璃軟化點為650℃。

在某些具體的實施方式中，基于無鉛硼硅玻璃基陶瓷復(fù)合材料的總質(zhì)量：

作為基體的SiO₂-B₂O₃-AlF₃-SrO玻璃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40wt.％、45wt.％、50wt.％、55wt.％、60wt.％或它們之間的任意質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

所述陶瓷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40wt.％、45wt.％、50wt.％、55wt.％、60wt.％、或它們之間的任意質(zhì)量分?jǐn)?shù)。