[发明专利]一种可阳极键合LTCC材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种可阳极键合LTCC材料及其制备方法和应用，可阳极键合LTCC材料包含：70～50 wt%的β‑LiAlSi₂O₆微晶玻璃和30～50 wt%的β‑Al₂O₃陶瓷。本发明与现有的可阳极迁移LTCC材料相比实现半导化的温度低100℃，其键合温度有望降至200℃，键合电压有望降至500 V。

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，特别涉及一种可阳极键合LTCC材料的组成与制备和应用。

背景技术

Si基器件(如MEMS)不仅在战机、潜艇、航空航天等军事领域应用广泛，而且在消费电子领域有着十分广阔的应用前景。伴随着物联网，移动化、智能化生活的到来，人们对Si基器件的小型化与多功能化的需求越来越迫切。传统Si基器件的封装材料为玻璃，玻璃基板由于具有各向同性，刻蚀能力差，造成玻璃封装基板的电极通道少，电极位置局限大，利用玻璃封装基板往往造成Si基器件的体积大，功能单一。LTCC技术具有可叠层，可构建3D电极通道，可实现热-电综合管理等优点，利用LTCC(Low temperature co-fired ceramics，低温共烧陶瓷)基板封装Si基器件可以实现Si基器件的小型化和多功能化，降低成本。LTCC基板通常采用阳极键合的方式封装Si基器件，这就要求LTCC封装基板在室温下为绝缘体，在高温下具有阳离子迁移功能，热膨胀系数与Si的热膨胀系数匹配且烧结温度低于900℃。

目前国内外存在德国VIA公司WO2005042426的ABS体系和日本东北大学US8481441B2的LMAS体系两种可阳极键合LTCC材料。ABS体系采用含Na⁺玻璃和氧化铝复合的方法降低烧结温度，利用堇青石提供离子迁移通道，利用玻璃提供可迁移阳离子，利用氧化铝调节热膨胀系数，其键合温度为330℃，键合电压为600V；LMAS体系利用β-LiAlSi₂O₆提供离子迁移通道和可迁移阳离子，利用MgO调节热膨胀系数，利用LiBiO₃降低烧结温度，其键合温度为300℃，键合电压为600V，两种可阳极键合LTCC材料的阳极键合温度均不低于300℃，而Si在此温度下易被氧化，造成Si基器件的可靠性降低甚至失效。因此，急需研究阳极键合温度低于300℃，键合电压低于600V的可阳极键合LTCC材料。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种可阳极键合LTCC材料及其制备方法。

一方面，本发明提供一种可阳极键合LTCC材料，其包含：70～50wt％的β-LiAlSi₂O₆微晶玻璃和30～50wt％的β-Al₂O₃陶瓷。