[发明专利]高频低损耗低温共烧陶瓷生料带及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高频低损耗低温共烧陶瓷生料带及其制备方法，属于陶瓷材料领域。

背景技术

低温共烧陶瓷(LTCC，Low Temperature Co-fired Ceramics的缩写)最初是在1982年由休斯公司开发的新材料技术，用于实现高集成度、高性能电子封装技术方面。在设计灵活性、布线密度和可靠性方面提供了巨大的潜能。与1600℃高温共烧陶瓷用高熔点低电导率布线的金属钨、锰、钼相比，LTCC则是采用熔点低电导率高的银、铜等，不仅价格便宜很多，而且采用银元素布线，烧结过程不会被氧化，无需气氛保护，同时LTCC基片组成可变，可获得不同电气与物理性能的材料，如介电常数、热膨胀系数等可以调整。因此研究能与银或铜低温共烧且适合高频使用的微波介质材料，是备受关注的热点课题之一。近年来国内外微电子电路中广泛采用LTCC技术，它是将适合低温烧结的玻璃陶瓷粉料，与有机溶剂、粘合剂等混合配成悬浮浆料，用流延工艺制备生料带。以生料带为多层微电路基片的基础材料，在生料带上打孔、导体浆料印刷等工艺制成电路图形，并将多个无源元件埋入其中，叠压在一起，在低温下一次性完成玻璃陶瓷料与金属电路等的共同烧结，制成无源集成组件。总之，LTCC是目前无源集成的主流技术，利用该技术可成功制造出各种高技术微电子产品。

多年来，世界上以美国为代表的少数国家对LTCC材料进行了深入的研究，在高频微电路领域中已经获得了广泛的应用。但是他们研制的产品在烧结时往往产生大量的液相，只能使用价格昂贵的石英板作为承烧板，且在局部处容易出现粘接石英垫板而造成基片与石英垫板报废。我国在LTCC材料制造技术方面研究起步较晚，近年来我国对这方面的研究非常重视，取得了较为明显的进展。但主要也都还是处于实验室研制阶段，真正具有知识产权的成果几乎是空白。尤其在CaO-B₂O₃-SiO₂体系方面，介电常数比较单一且对于体系的流延制备生料带的研究甚少，没有真正落实到实际应用当中。

发明内容

本发明的目的在于改进了高频微电路材料领域的技术缺陷，提供一种高频低介低损耗、低温烧结的LTCC生料带。本发明的另一目的是提供上述生料带的制备方法。

本发明的技术方案为：一种高频低损耗低温共烧陶瓷生料带，其特征在于其原料组份和各组份占原料总量的重量百分比分别为：无机玻璃陶瓷料40～60％，有机流延体系30～70％。

其中无机玻璃陶瓷料由钙硅硼系玻璃陶瓷、硼硅酸盐系玻璃陶瓷和成核剂组成；其中钙硅硼系玻璃陶瓷占无机玻璃陶瓷料总重量的46～90％、硼硅酸盐系玻璃陶瓷占无机玻璃陶瓷料总重量的6～50％，成核剂占无机玻璃陶瓷料总重量的0.5～5％。

上述的钙硅硼系玻璃陶瓷的各组份和各组份占钙硅硼系玻璃陶瓷总量的重量百分比分别为：CaO 30～50％，SiO₂ 30～55％，B₂O₃ 10～30％；所述的硼硅酸盐系玻璃陶瓷的各组份和各组份占硼硅酸盐系玻璃陶瓷总量的重量百分比SiO₂ 65～75％，B₂O₃ 20～30％，Na₂O 0.5～3％，K₂O 0.5～3％，Li₂O 0.5～3％；所述的成核剂为ZrO₂和/或TiO₂。

上述的有机流延体系由溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂和除泡剂组成，各组分占机流延体系总量的重量百分比分别为：溶剂75～85％，分散剂1～5％，粘结剂3～10％，增塑剂1～5％，除泡剂2～6％。其中溶剂为二甲苯、乙醇和异丙醇，分散剂为蓖麻油，粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，除泡剂为正丁醇和/或乙二醇；其中溶剂中各成分占溶剂总量的重量百分比分别为：二甲苯10～30％，乙醇30～50％，异丙醇30～50％。

本发明还提供了上述高频低损耗低温共烧陶瓷生料带的制备方法，其制备的具体步骤如下：

A.分别按钙硅硼称陶瓷配方称取CaO、SiO₂、B₂O₃，按硼硅酸盐玻璃陶瓷配方称取SiO₂、B₂O₃、Na₂O、K₂O和Li₂O，混合4～8h；