[发明专利]一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及低温共烧陶瓷技术领域，更具体地说，涉及一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

电子基板是半导体芯片封装的载体，搭载电子元器件的支撑，构成电子电路的基盘。传统无机基板以Al₂O₃、AlN和SiC等为基材，在热导率以及抗弯强度方面具有优良性能。但是，传统基材的其烧结温度在1500℃以上，若采用同时共烧法，导体材料只能选择高熔点与高电阻的金属如Mo、W等，使得成本大大提高。

低温共烧陶瓷(LTCC)技术具有较低的烧结温度，可以用Cu、Ag等熔点较低的金属代替Mo、W等难熔金属作布线导体，从而提高厚膜电路的导电性能，降低了成本。低温共烧陶瓷材料的介电常数在较大范围内可调，且具有优异的高频高Q特性，在无线电通信，军事，汽车电子领域有广泛的应用，是实现高密度、高性能、高可靠性系统封装的最佳选择之一。但是，LTCC基板材料的热导率偏低，限制了其在更大功率、更高封装密度中的应用，从而提高LTCC基板材料的热导率成为低温共烧领域研究的重点和难点之一。

现有技术对低温共烧陶瓷材料及其制备方法进行了广泛的报道，例如，李宏等人研究了组成对AlN/MAS微晶玻璃材料热导率的影响(武汉理工大学学报，2011，22(32)：25-27)，当AlN含量为20％时，复合材料的热导率达到最高约2W/mK，共烧温度约1000℃。另外，申请号为200610022007.9的中国专利文献报道了一种低温共烧氮化铝陶瓷和堇青石基玻璃复合材料，通过将粉料加入模具中热压烧结，得到热导率最高为7.5W/mK的复合材料。

另外，申请号为02110651.7的中国专利文献报道了一种适用于低温共烧基板材料和微电子封装材料的制备方法，将硼硅酸铅玻璃、AlN及LiF复合，采用热压烧结工艺，分三阶段升温加压，在950℃或1000℃、18～25Mpa压力下保温2～8小时，制得热导率最高可达11W/mK的基板材料。由于该方法采用的为硼硅酸铅玻璃，不利于环境保护，且热压烧结工艺较复杂。美国J.H.Enloe等人报道了一种环保的基板材料，在900～1400℃下烧结得到AlN-硼硅酸盐玻璃基板材料，其热导率最高为7W/mK。但是，上述报道的基本材料的制备方法均采用氮化铝与玻璃材料复合提高材料热导率，制备得到的材料热导率较低，而且不利于大规模工业化生产。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法，该方法制备的低温共烧陶瓷材料的热导率较高且烧结温度较低。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种低温共烧陶瓷材料，由以下重量比的成分组成：

60～85％的硼硅酸盐玻璃；

15～40％的碳化硅。

优选的，所述硼硅酸盐玻璃由重量比为(50～65)∶(20～30)∶(1～10)∶(2～5)∶(5～10)∶(0.5～3)∶(0.5～3)∶(1～5)的SiO₂、B₂O₃、MgO、Al₂O₃、硼酸铝、K₂O、Li₂O和RO₂组成，所述R为Zr和/或Ti。

相应的，本发明还提供一种低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

将重量比为(60～85)∶(15～40)的硼硅酸盐玻璃粉与碳化硅混合后加入乙醇，球磨处理后烘干，得到低温共烧陶瓷粉料；

向所述低温共烧陶瓷粉料中加入溶剂、粘结剂、增塑剂、分散剂和润湿剂，混合均匀后流延成型，烘干后得到低温共烧陶瓷材料。

优选的，所述硼硅酸盐玻璃按照如下方法制备：