[发明专利]一种低温共烧陶瓷粉体及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种低温共烧陶瓷粉体及其制备方法和应用。所述低温共烧陶瓷粉体的原料组成为xRO‑yM₂O₃‑zXO₂；其中，R为Mg、Ca、Ba、Zn、Cu、Pb中的至少一种，M为B、Al、Co、In、Bi、Nd、Sm、La中的至少一种，X为Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf中的至少一种，0≤x≤85wt%，15wt%≤y≤90wt%，10wt%≤z≤85wt%，且x+y+z=1；所述低温共烧陶瓷粉体是经过高温熔融、淬火处理和再析晶处理得到，所述高温熔融的温度为1200℃～1600℃，所述再析晶处理的温度为500～900℃。

技术领域

本发明涉及一种低温共烧陶瓷粉体及其制备方法和应用，具体涉及一种通过玻璃再析晶制备全固相低介电损耗低温共烧陶瓷材料的方法，由此得到低介电损耗多元复合低温共烧陶瓷材料，属于低温共烧陶瓷制备领域。

背景技术

低温共烧陶瓷(LTCC)技术是无源集成和封装互联的核心技术之一，是将低温烧结陶瓷粉制成生瓷带，在生瓷带上利用打孔、微孔注浆、电极印刷等工艺制出所需要的电路图形，并可将多种无源元件(如电容、电阻、滤波器、耦合器等)埋入多层陶瓷基板中，然后叠压在一起，在950℃以下烧结，制成三维高密度电路，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，特别适合用于高频通讯用组件。由于其优异的电学、机械、热学及工艺特性，LTCC技术已成为电子元器件小型化、集成化、模块化的核心技术，在航空、航天、军事、汽车电子、无线通讯等领域得到广泛应用。为了实现未来大数据量的高速无线信息传输，新一代LTCC无源元器件需要满足高频、宽带、低损耗的要求，而低介电损耗的LTCC陶瓷材料是实现以上技术的基础和关键。因此，研制能够满足30GHz乃至100GHz以上频率使用的低介电损耗LTCC微波陶瓷材料至关重要。

LTCC材料最典型的体系是玻璃+陶瓷和微晶玻璃体系，为了满足LTCC材料能够与金、银或铜等金属电极在950℃以下共烧的工艺要求，普遍的做法是在陶瓷材料中引入玻璃相，但无序结构的玻璃相易导致材料的本征损耗较大，如何在保持较低烧结温度的情况实现材料良好的微波性能是LTCC材料的难点。

很多LTCC材料的研究人员长期以来开展了诸多有益的工作试图攻关这一难题：基于低熔点结晶化合物的无玻璃相LTCC微波介质材料，比如钼酸盐、钨酸盐、碲酸盐、磷酸盐等化合物；基于低熔点液相烧结助剂的Li-Nb-Ti-O系LTCC微波介质材料；采用冷烧(Cold-sintering)技术获得无玻璃相的新型低损耗LTCC介质材料等。尽管以上新型LTCC介质材料体系大都表现出了优异的介电性能和烧结特性，但这些材料体系仍然存在组分复杂、稳定性不理想、烧结工艺特殊和敏感等问题，很难跟其它材料配合形成相互适应的材料体系，因此距离实际应用还有较远的距离。

发明内容

为了克服LTCC材料中依靠引入玻璃相从而导致性能降低的缺陷，本公开提出了一种全结晶相的LTCC材料及制备方法，具体公开一种全结晶相的低温共烧陶瓷粉体及其制备方法和应用。

第一方面，本发明提供了一种低温共烧陶瓷粉体，所述低温共烧陶瓷粉体的化学组成为xRO-yM₂O₃-zXO₂；其中，R为Mg、Ca、Ba、Zn、Cu、Pb中的至少一种，M为B、Al、Co、In、Bi、Nd、Sm、La中的至少一种，X为Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf中的至少一种，0≤x≤85wt％，15wt％≤y≤90wt％，10wt％≤z≤85wt％，且x+y+z＝1；所述低温共烧陶瓷粉体是经过高温熔融、淬火处理和再析晶处理得到，所述高温熔融的温度为1200℃～1600℃，所述再析晶处理的温度为500～900℃。