[发明专利]一种低介低损耗近零温漂低温共烧陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及电子陶瓷材料及其制造技术领域，具体涉及一种具有低介低损耗近零温漂性能的低温共烧陶瓷材料，并进一步公开其制备方法。本发明所述低介低损耗近零温漂的低温共烧陶瓷材料由ZnO‑SiO₂‑Al₂O₃玻璃、Al₂O₃、稀土氧化物制备而成，使用SPDR测试方法，在室温以及测试频率20GHz下，介电常数为7±0.5，介电损耗＜2×10^‑3；在‑40℃～110℃温度范围内以及测试频率20GHz下，温漂为±3ppm/℃以内；此外，低温共烧陶瓷材料的抗弯强度＞150MPa，可应用于5G通讯毫米波天线模组。

技术领域

本发明涉及电子陶瓷材料及其制造技术领域，具体涉及一种具有低介低损耗近零温漂性能的低温共烧陶瓷材料，并进一步公开其制备方法。

背景技术

近年来，在半导体技术飞速发展的带动下，电子元器件不断向小型化、集成化和高频化方向发展。选择适当的能与银等导电材料在不超过900℃的温度下低温共烧的陶瓷，从而制作多层元件或把无源器件埋入多层电路基板中，成为上述趋势的必然要求，作为无源集成元件主要介质材料的低温共烧陶瓷也因此成为一种重要的发展趋势。

低温共烧陶瓷LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic)材料主要是将适量烧结助剂引入介质陶瓷系统后，利用液相烧结机制促进材料的致密化，所述烧结助剂通常为低熔点氧化物或低熔点玻璃，例如，在CaO-B₂O₃体系中加入B₂O₃、Bi₂O₃等可使烧结温度下降至950℃。低温共烧陶瓷技术具有阻抗可控、传输损耗低、组装密度高、功能模块丰富等优点，是微波/毫米波电路组件实现小型化、多功能化、高可靠性化、低成本化不可或缺的关键技术。

研究表明，高频低介低损耗LTCC基板材料的开发是LTCC技术能否在微波/毫米波领域成功应用的关键。目前，国内外广泛应用的LTCC基板材料主要分为两大类：玻璃/陶瓷体系和微晶玻璃体系。玻璃/陶瓷体系的理化性能主要由添加的陶瓷相决定，具有性能稳定、工艺适应性好等优点；但其组成含有近50％的玻璃相，导致基板的高频介电损耗大，限制了其高频应用，如硼硅酸铅玻璃/氧化铝体系的应用频率一般在8GHz以下。微晶玻璃体系的理化性能由析出的晶体种类与数量控制，这类基板材料烧结后残余玻璃相极少，故具有优良的高频性能，如CaO-B₂O₃-SiO₂微晶玻璃的应用频率可达100GHz；但微晶玻璃体系的析晶行为对烧结工艺极其敏感，导致产品工艺控制难度大，产品性能稳定性差。

国防科技大学的陈兴宇等人以无铅低软化点的La₂O₃-B₂O₃-Al₂O₃(LBA)微晶玻璃和Al₂O₃制备了新型微晶玻璃/陶瓷复合材料，并在900℃烧结的60％-LBA玻璃+40％-Al₂O₃复合材料，其在8.1GHz下介电常数为7.91，介电损耗为2.12×10^-3。又如中国专利CN109608050A中方案，其以60％MO-BAS(碱土金属氧化物-BaO-Al₂O₃-SiO₂)微晶玻璃与40％Al₂O₃复合制得的微晶玻璃/陶瓷系LTCC基板材料，在875℃烧结3.5h后，所得材料在9-11GHz下介电常数为5.82，介电损耗为7.52×10^-3，抗弯强度为102.7MPa。虽然该材料的烧结温度达到使用要求，但是介电损耗仍然较大，不适用于毫米波天线模组等5G通讯领域。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种低介低损耗近零温漂的低温共烧陶瓷材料，以满足5G通讯中毫米波天线模组的性能要求；