[发明专利]一种低温共烧陶瓷基板材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子基板材料领域，具体涉及一种低温共烧陶瓷基板材料及其制备方法。

背景技术

随着现代信息技术的飞速发展，电子线路的微型化、轻量化、集成化和高频化对电子元件提出了小尺寸、高频率、高可靠性和高集成度的要求。而基于有源器件集成的微电子技术已经发展得较为完善，并一度成为电子器件小型化的主要技术。然而现代技术的发展要求电子设备体积减小，重量减轻，单一的有源器件集成已经无法满足生产应用，因而无源器件的小型化成为必然。当前电子产品中小型无源器件主要为片式元器件，如片式多层陶瓷电容器MLCC(Multilayer Ceramic Capacitor)、片式电感MLCI(Multilayer Chip Inductor)和片式电阻MLCR(Multilayer Chip Resistor)。但是这些片式元器件的发展存在一些限制，而新型的低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)技术是一种三维立体组装的无源器件集成及无源有源器件混合集成技术，它的出现无疑给以上片式器件发展的瓶颈带来了突破并是实现这一目标的有力手段(杨邦朝，付贤民，胡永达，低温共烧陶瓷(LTCC)技术新进展。电子元件与材料。2008，27(6))。

低温共烧陶瓷技术是采用多层结构，通常以银或铜等电阻率很小的金属作为互连导体，多层介质结构和良好的金属导体可以有效地解决信号之间的串扰，可将不同无源器件集成起来，实现电子元件小型化及多功能化。微波元器件的片式化，需要微波介质材料能与高电导率的金属电极如Pt、Pd、Au、Cu、Ag等共烧。从经济性、环境角度和进一步减小器件尺寸以及材料系列化的角度出发，研究和开发能与Ag或Cu电极低温共烧的中介电常数的微波介质材料对促进现代通讯事业具有重要意义(杨娟.LTCC基板用MgO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃及其流延工艺研究[博士学位论文].国防科技大学，2006.)。

LTCC一般采用低ε_r、低烧结温度(850～950℃)的陶瓷材料制作基板，用流延法得到致密的生瓷带，按设计要求采用厚膜印刷法等在生瓷带上制作导线，集成各种无源元件(如电阻、电容和电感等)得到各种器件(如滤波器、天线等)，进一步集成可得到各种功能模块(如蓝牙、手机前端模块等)，各层间的导线经生瓷带上的通孔(内填满导体)相连，多层陶瓷生片对准叠层，热压后共烧形成独石状的LTCC多层结构。LTCC基板材料层中也可以夹入中、高ε_r的介质材料层作为埋入式滤波器或电容器等，多层结构还易于形成空腔来埋置各种元器件，降低了封装组件的成本。(杨娟.低温烧结Li₂TiO₃基微波介质陶瓷及其流延成型技术研究[博士学位论文].华中科技大学，2010.)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温共烧陶瓷基板材料，该材料具有烧结温度低、微波介电性能好的特点；本发明还提供了该低温共烧陶瓷基板材料的制备方法，该方法工艺简单，成本低。

本发明提供的一种低温共烧陶瓷基板材料，其特征在于：该陶瓷基板材料为硼酸锌陶瓷，其主晶相为3ZnO·B₂O₃，其原料配方组成为ZnO和H₃BO₃，其中H₃BO₃的摩尔百分比为60～41.176％，或者其原料配方化学组成为ZnO和B₂O₃，其中B₂O₃的摩尔百分比为42.857～25.926％，余量为ZnO。

上述低温共烧陶瓷基板材料的制备方法，其特征在于：该制备方法包括下述步骤：

第1步将ZnO和H₃BO₃或B₂O₃混合均匀，得到混合料；

第2步将混合料从室温以3～5℃/分钟升温至650～750℃，保温1～3小时；

第3步将预烧后的混合料，加入去离子水，球磨，然后烘干；

第4步将烘干的混合料按照第2步的相同的参数再次升温、保温；

第5步将再次预烧后的混合料，加入去离子水，球磨，烘干；

第6步采用质量分数为6～8％的聚乙烯醇溶液作为粘结剂，粘结剂的加入量为待造粒混合料质量的8～10％，造粒；