[发明专利]一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于介质陶瓷技术领域，更具体地，涉及一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着电子信息行业的高速发展以及对于微波元器件高频化、小型化、集成化等的追求，人们对电子组件的尺寸、集成度、高频特性提出了更高的要求，而低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics,LTCC)技术因其具有集成化、小型化的优势而成为现在的主流技术。所谓LTCC技术，就是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，作为电路基板材料，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出所需要的电路图形，并将多个无源元件埋入其中，然后叠压在一起，在950℃以下烧结，制成三维电路网络的无源集成组件，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块。

LTCC产品的应用领域很广泛，如各种制式的手机、蓝牙模块、CPS、PDA、数码相机、WLAN、汽车电子、光驱等。其中，手机的用量占据主要部分，约达80％以上；其次是蓝牙模块和WLAN。

常见的低损耗材料体系由于烧结温度过高，对材料的应用造成了一定的限制，为此开发低温烧结材料体系同时又保留其良好的微波性能，是非常有意义的事情。另外，微波器件的尺寸与介电常数的平方成反比，所以应尽量使介电常数大以达到小型化的目的。如果要将材料应用于多层器件，还需陶瓷粉料具有良好的流延特性，并能与银实现共烧匹配。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法，该材料能与银实现共烧匹配，具有良好的微波介电综合性能及优异的流延特性，制备工艺简单，成本低。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种低温共烧陶瓷材料，其特征在于，用化学通式(1-x-y)ZnO-xMnO₂-yTiO₂-uH₃BO₃-wZBG表示所述陶瓷材料的组成，其中，(1-x-y)ZnO-xMnO₂-yTiO₂为基体陶瓷粉体，ZnO、MnO₂和TiO₂的摩尔比为(1-x-y):x:y，u为H₃BO₃占所述陶瓷材料的质量百分比，ZBG表示锌硼玻璃，w为锌硼玻璃占所述陶瓷材料的质量百分比，0<x≤0.75，0<y≤0.75，0<(x+y)<1，0≤u≤0.1，0≤w≤0.1。

优选地，0.2≤x≤0.3，0.45≤y≤0.55。

按照本发明的另一方面，提供了一种上述低温共烧陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据低温共烧陶瓷材料的化学通式，称取ZnO、MnO₂和TiO₂，将其混合进行湿法球磨处理，烘干后过筛，再进行预烧，得到(1-x-y)ZnO-xMnO₂-yTiO₂基体陶瓷粉体；

(2)根据低温共烧陶瓷材料的化学通式，称取H₃BO₃和/或锌硼玻璃，将其与步骤(1)得到的基体陶瓷粉体混合进行湿法球磨处理，烘干后加入PVA造粒，压片后烧结，得到低温共烧陶瓷材料。

优选地，所述步骤(1)中的预烧温度为800～1000℃。

优选地，所述锌硼玻璃按如下方法制备：将ZnO和H₃BO₃以摩尔比1:2混合进行湿法球磨处理，烘干后在空气中于1100℃下保温2h，淬火后磨碎得到锌硼玻璃粉。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，在降低陶瓷材料烧结温度的同时改善其微波介电综合性能，能获得致密、介电性能良好的陶瓷，且制备工艺简单，安全度高，可控性强，生产成本低。

附图说明

图1是实施例1～8的Q×f值变化曲线；

图2是陶瓷粉体流延膜俯视图；

图3是流延膜叠层烧结后断面局部SEM图；

图4是流延膜叠层烧结后断面局部EDS取样位置图；

图5是流延膜叠层烧结后断面局部EDS图。

具体实施方式