[发明专利]一种高强度LTCC玻璃陶瓷材料及其制备方法

说明书

一种高强度LTCC玻璃陶瓷材料及其制备方法，LTCC玻璃陶瓷材料的组成成分包括铅硼硅玻璃、氧化铝，按质量百分比，铅硼硅玻璃为氧化铝重量的2％～10％，铅硅硼玻璃的组成为：PbO为10％～40％，B₂O₃为2％～15％，SiO₂为50％～85％，CaO为2％～15％，Al₂O₃为0.5％～5％，碱金属氧化物为1％～5％；氧化铝为α‑Al₂O₃。经原料准备、原料混合、玻璃粉熔炼、玻璃的冷淬、破碎和研磨、氧化铝粉体玻璃改性、制备改性氧化铝粉、玻璃‑陶瓷的混合、流延浆料的配置、流延成型、烧结等步骤，得到高强度LTCC玻璃陶瓷基片。解决了现有玻璃‑陶瓷强度不高的问题。广泛应用于微波电子通讯领域。

技术领域

本发明属于电子元器件领域，具体来说，属于微波电子元器件领域，更进一步来说，属于微波电子元器件陶瓷材料领域。

背景技术

目前高强度的LTCC材料主要为玻璃或微晶玻璃添加陶瓷相增强得到高强度的LTCC材料。玻璃-陶瓷体系的LTCC材料中，氧化铝是一种强度很高的材料，所以决定LTCC材料强度的短板就是玻璃的强度，玻璃的网络结构越稳定，玻璃的强度越高，玻璃和氧化铝的亲润越好，玻璃和氧化铝的界面接触越好，LTCC材料的结构强度越高,高频使用时家电损耗越小。专利文献CN109721340B和CN112321163A介绍了MgO-SiO₂-BaO-CaO-ZnO玻璃+Al₂O₃制备的高强度LTCC材料，MgO-SiO₂-BaO-CaO-ZnO玻璃为微晶玻璃，使用水作为球磨介质，会影响微晶玻璃的烧结性能，降低微晶玻璃的强度和增加介电损耗。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是：解决现有玻璃-陶瓷强度不高的问题。

本发明采取的技术构思是：玻璃方面，使用铅硼硅酸盐玻璃，由氧化硼和二氧化硅两种玻璃网络结构形成体通过一定量的网络中间体氧化铅连接，制成高硅高硼的铅硼硅酸盐玻璃，这种玻璃结合两种玻璃网络结构，具有很高的强度；氧化铝方面，通过对氧化铝表面的玻璃化预处理，提高玻璃和氧化铝的界面接触强度，从而提高玻璃-陶瓷结构的强度。

为此，本发明提供一种高强度LTCC玻璃陶瓷材料，所述LTCC玻璃陶瓷材料的组成成分包括铅硼硅玻璃、氧化铝，按质量百分比，铅硼硅玻璃为40％～60％，氧化铝重量为40％～60％，所述铅硅硼玻璃的组成为：PbO为10％～40％，B₂O₃为2％～15％，SiO₂为50％～85％，CaO为2％～15％，Al₂O₃为0.5％～5％，碱金属氧化物为1％～5％；所述氧化铝为高温煅烧α-Al₂O₃。

本发明提供一种高强度LTCC玻璃陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)原料准备：按组分比例要求进行原料准备。氧化铅使用性能稳定的红色氧化铅，二氧化硅使用纳米二氧化硅，氧化硼的原料使用硼酸，碱金属氧化物使用碳酸盐作为原料，如碳酸钠、碳酸钾。

(2)原料混合：原材料称量完成后使用高速打粉机将原料充分混合。打粉机内壁最好为陶瓷结构，防止金属污染。

(3)玻璃粉熔炼：玻璃熔炼使用氧化铝坩埚，熔炼温度为1300℃～1500℃，峰值温度保温时间为0.5h～4h。