[发明专利]一种硼硅酸盐玻璃及球形氧化铝低温共烧陶瓷生瓷带及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复相玻璃陶瓷体系低温共烧陶瓷材料，属于高密度封装用功能陶瓷领域。

背景技术

近年来，信息技术的发展要求高速数据和高电流密度传输，电子线路日益向微型化、集成化和高频化的方向发展，这就对电子元件提出了尺寸微小、高频、高可靠性、价格低廉和高集成度的要求。低温共烧陶瓷技术（LTCC）是1982年休斯公司开发的新型材料技术，是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制成所需要的电路图形，并将多个被动组件（如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等）埋入陶瓷基板中，然后叠压在一起，内外电极可分别使用银、铜、金等金属，在900℃以下烧结，制成三维网络的高组装密度电子器件。

为了满足这种高组装密度产品要求，所有涉及到的材料必须具有优良的品质和可重复性，所有的工艺步骤需要严格、小心控制，任何工艺参数微小的变化尤其是LTCC材料特性的细微变化都会影响最终器件的性能。因此开发出小公差、重现性好、能与其他异质材料实现共烧的生瓷带意义重大。

影响LTCC生瓷带品质的关键因素为材料组分因素。生瓷带中无机粉料的种类、含量、粒度和形貌，以及有机材料诸如溶剂、粘结剂、分散剂、塑性剂的种类和含量直接影响到LTCC生瓷带的性能。传统的LTCC生瓷带中固含量（无机粉料含量）较低，烧结收缩率大，与其他异质材料共烧过程中易发生不匹配的现象而造成翘曲；生瓷带中无机粉料一般为形状不规则的玻璃粉和陶瓷粉，通过流延制备出的生瓷带表现出一种各向异性的结构，以至于打孔、印刷、叠层后的陶瓷坯体烧结后会出现烧结收缩的各向异性，严重影响LTCC器件的可靠性、稳定性以及制造的可重复性，制约了LTCC器件朝微型化、集成化、高可靠性方向进一步发展。

发明内容

本发明的目的就是解决了传统LTCC生瓷带烧结收缩的各向异性问题，提供了一种硼硅酸盐玻璃及球形氧化铝低温共烧陶瓷生瓷带及其制备方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种硼硅酸盐玻璃及球形氧化铝低温共烧陶瓷生瓷带，其特征在于由以下重量份数的原料制成：

硼硅酸盐玻璃30~70，球形氧化铝占40~60，流延介质8~12。

在上述技术方案的基础上，可以有以下进一步的技术方案：

所述的硼硅酸盐玻璃由以下重量份数比的原料制成：

B₂O₃ 15~25、SiO₂ 50~70、Al₂O₃ 10~15、MgO 5~10、K₂O 2~3、Na₂O 2~3。

硼硅酸盐玻璃的平均粒径为1~3um，球形氧化铝的平均粒径为3~6um。

所述的流延介质是由混合溶剂、粘结剂、增塑剂和分散剂组成，各组分占有机流延媒介总量的重量百分比为：混合溶剂75~85%，单体粘结剂3~8%，增塑剂2~6%，分散剂2~6%；

所述的混合溶剂为乙醇、二甲苯、丙酮混合物；粘结剂为甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸混合物；增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；分散剂为蓖麻油；

其中混合溶剂中各成分占溶剂总量的重量百分比分别为：乙醇30~60%、二甲苯30~60%、丙酮10~30%；

粘结剂中各单体占粘结剂重量百分比为：甲基丙烯酸乙酯80~90%，甲基丙烯酸5~15%。

本发明还提供了一种硼硅酸盐玻璃及球形氧化铝低温共烧陶瓷生瓷带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a、按硼硅酸盐玻璃配方称取原料B₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO、K₂O、Na₂O，混合后保存12~24h；

b、将上述混合原料粉末置于铂金坩埚中，在1500~1600℃下保温2~4h后，倒入去离子水中，得到透明、均一的玻璃碎片；

c、采用刚玉对辊将所制玻璃碎片碾碎，得到平均粒径为0.5~1mm的玻璃粗粉，将玻璃粗粉与去离子水混合，氧化锆球作为球磨介质，按玻璃粗粉：球：水=1:3:0.8的比例球磨5~10h，然后置于120℃烘箱中烘4~6h，得到平均粒径为1~3um的硼硅酸盐玻璃粉；