[发明专利]一种低介低膨胀低温共烧陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，特别涉及一种低介低膨胀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。低温共烧多层陶瓷基板作为第五代组装技术基板，受到国内外研究者的极大关注，目前在航天、航空、通讯及大型计算机领域已得到广泛应用。微电子技术的发展，对电子封装基板材料提出越来越高的要求，包括：低的介电常数（ε_r＜9），以降低信号在传输中的延迟时间，提高传输速度；热膨胀系数与所搭载芯片的热膨胀系数相匹配（Si，3.5×10^-6K^-1），防止由于热应力的产生导致电子元器件的失效；足够高的机械强度以及低的烧结温度（＜1000℃），以便与低成本高导电率金属（Cu，Ag等）实现共烧。

目前开发的LTCC基板材料大致可以分为两类：（1）微晶玻璃系；（2）低软化点玻璃+陶瓷填充相复合系。

Ferro公司A6m可析晶硅灰石基板材料就是一种典型的微晶玻璃体系，其介电常数（ε_r）和介质损耗（tanδ）均较低：ε_r=5.9，tanδ≤2×10^–3，但热膨胀系数为7×10^–6/℃，高于Si的热膨胀系数（3.5×10^-6K^-1）。

低软化点玻璃+陶瓷填充相复合系在材料设计上具有更好的灵活性，该材料的低烧结温度则是由低熔点玻璃提供，其介电性能、热膨胀性能则由两者共同决定，影响因素包括：两者的体积分数、粒度分布、各自的热膨胀系数和介电常数等，可通过陶瓷填充相的选型和掺量控制来调节复合基板材料的介电和热学性能。该体系材料的代表为美国Dupont公司的产品951AT，它是由Al₂O₃粉和硼硅酸铅玻璃组成，其热膨胀系数为5.8×10^–6/℃，比FerroA6m更接近于Si的热膨胀系数，但由于选择了Al₂O₃（ε_r=9.8）作为陶瓷填充相，其介电常数偏高：ε_r=7.8，限制了其在高频领域的应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有的LTCC基板采用的低软化点玻璃+陶瓷填充相复合系材料，存在的介电常数高的缺陷，提供的一种低介低膨胀低温共烧陶瓷材料及其制备方法，具有低介电常数及低膨胀性能的特点。

为了解决以上技术问题，本发明采用了以下技术方案：

A、一种低介低膨胀低温共烧陶瓷材料，其特征在于由以下重量百分比的原料组成：硼硅酸盐玻璃粉（60～80）%，球形熔融石英微粉（20～40）%。

所述的硼硅酸盐玻璃粉包含以下重量份数比的原料：B₂O₃（15～25），SiO₂（50～70），Al₂O₃（10～15），MgO（5～10），K₂O（2～3），Na₂O（2～3）。

所述球形熔融石英微粉属公知产品，它是指一定粒度的石英玻璃微珠，通常将直径小于45μm的球形熔融石英微粉称为球形熔融石英微粉，因其具有表面光滑、比表面积大、硬度大、化学性能稳定、膨胀系数小、滚动性好、机械性能优良等独特的性能而逐渐被人们所认识和应用。球形熔融石英微粉是用于电子行业新兴的一种基础材料，它是在多边形熔融石英微粉的基础上发展起来的，主要用作大规模集成电路的封装材料，该产品除了具有熔融石英微粉的各项性能外，因其颗粒呈球形，表面积增大和环氧树脂的亲和力增强，可塑性和密实性增强，对工艺的适应性也得到进一步提高。

B、本发明还提供一种低介低膨胀低温共烧陶瓷材料的其制备方法，包括以下步骤：

a、将重量百分比为（60～80）%的硼硅酸盐玻璃粉，与（20～40）%的球形熔融石英微粉混合，加入乙醇作为介质，球磨2～4h后烘干，得到低温共烧陶瓷粉料；

b、向所述的低温共烧陶瓷粉料中加入溶剂、粘结剂、增塑剂、分散剂，密闭环境下球磨混合均匀，真空脱泡，得到低温共烧陶瓷的流延浆料，流延瓷浆料注入到流延机上形成薄层的生瓷带，在室温自然干燥后，形成致密的生瓷带；