[发明专利]一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法，所述低温共烧陶瓷材料由30～50重量份的锌硼玻璃、50～70重量份的锂铝硅磷微晶玻璃及5～10重量份的高热导率材料经过烧结制成。所述低温共烧陶瓷材料具有较小的介电常数(ε≤10)和介电损耗，热膨胀系数低、机械强度高、热导率高，且工艺性好、成本低，可应用于LTCC基板材料、谐振器等电子器件以及其他电子封装材料领域。

技术领域

本发明涉及低温共烧陶瓷领域，尤其是一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着微电子信息技术和高频无线通信技术的高速发展，电子线路及电子元器件的微型化、集成化及高性能化使得产品对电子封装技术的要求越来越高。低温共烧陶瓷技术(Low Temperature Co-firedCeramic,LTCC)集高频、低损耗、高度集成和高速传输等特点于一体，从众多微电子集成技术中脱颖而出，成为微电子封装领域的一种主流技术。LTCC基板材料是LTCC技术中的最为核心的部件之一，该材料在低于一般陶瓷烧结温度条件下即可烧结达到密实满足使用要求。

由于目前电子器件主要采用的电极材料如Ag、Au、Cu等的熔点一般低于1000℃，故LTCC基板材料的烧结温度不得超过1000℃。而在该温度下烧结的陶瓷材料内部气孔率较高，无法满足使用要求。微晶玻璃是一种兼具玻璃与陶瓷特点的复合材料，这种材料不仅结构密实，还可通过调节其内部存在的微晶相的种类和含量来调整该类型材料的机械强度和热膨胀系数等性能，故可采用微晶玻璃作为LTCC材料。然而，对高机械强度的微晶玻璃的制备来说，当烧成温度在1000℃以下时，材料的致密度和机械强度难以令人满意。此外，电子器件在使用过程中产生的大量热需要及时散出，LTCC基板的热导率越高则越有利于这一过程的进行，提高LTCC材料的热导率是有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有高机械强度、低热膨胀系数及高热导率的低温共烧陶瓷材料，并相应提供一种工艺简单、成本低的该低温共烧陶瓷材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：该低温共烧陶瓷材料包括30～50重量份的锌硼玻璃、50～70重量份的锂铝硅磷微晶玻璃及5～10重量份的高热导率材料。

锂铝硅磷微晶玻璃作为一种高强度微晶玻璃，其在烧结过程中，会经过核化和晶化并产生互为锁状结构的板状Li₂Si₂O₅晶相，这种结构很难被破坏，从而使得到的低温共烧陶瓷材料拥有很高的机械强度。而锌硼玻璃作为一种低熔点玻璃，其可有效降低锂铝硅磷微晶玻璃的烧制温度。同时，在烧结过程中，锌硼玻璃软化形成大量的玻璃熔体，所述玻璃熔体与互为锁状结构的板状Li₂Si₂O₅晶相相结合可以使得材料的结构更加密实。此外，所述高热导率材料均匀地分散在锌硼玻璃和锂铝硅磷微晶玻璃中并与所述低锌硼玻璃和锂铝硅磷微晶玻璃良好接触，形成类似网络状的导热结构，从而大幅度提高所述低温共烧陶瓷材料的导热效果。

另外，本发明要求保护的低温共烧陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：

S1：按照锌硼玻璃的组成称取相对应的组分进行混合、球磨处理、烘干，得到锌硼玻璃预混料；

S2：将所述锌硼玻璃预混料装入坩埚中并加热熔融得到玻璃液，将所述玻璃液直接倒入去离子水中，得到玻璃渣，球磨处理，制得平均粒度为1～3μm的锌硼玻璃粉；

S3：按照锂铝硅磷微晶玻璃的组成称取相对应的组分进行混合、球磨处理、烘干，得到锂铝硅磷微晶玻璃预混料；

S4：将所述锂铝硅磷微晶玻璃预混料装入坩埚中并加热熔融得到玻璃液，将所述玻璃液直接倒入去离子水中，得到玻璃渣，球磨处理，制得平均粒度为1～3μm的锂铝硅磷微晶玻璃粉；