[发明专利]一种低温共烧陶瓷基板材料

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。

背景技术

低温共烧陶瓷材料作为低温共烧技术中的关键基础材料，其性能要求比普通的微波介质陶瓷更为严格，例如主要有：(1)具有良好的微波介电性能：具有能适应多种用途的系列化的介电常数(2～2000)，而作为基板材料，通常要求材料具有低介电常数，以缩短信号在芯片之间传播的延迟时间；具有高品质因数，以保证优良的选频特性和降低高频下的插入损耗；具有近零的谐振频率温度系数，以保证器件的热稳定性。(2)在工艺方面则需要较低的烧结温度，一般低于900℃，以实现与一些电极材料的低温共烧。(曾群，霍良，周永恒，材料导报：综述篇，2010，24(5))。

专利文献CN102432280A公开了主晶相为3ZnO·B₂O₃的锌硼陶瓷基板材料及其制备方法的发明，但该材料体系950～1000℃的烧结温度较高。由于应用在LTCC技术中的陶瓷材料体系要内置金属电极，故陶瓷材料体系与金属电极材料两者间必须具有良好的化学兼容性，以Ag电极为例，其熔点为961℃，这就要求LTCC陶瓷材料的最佳烧结温度低于该熔点，并能在在其烧结温度范围内与Ag共烧。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温共烧陶瓷的基板材料，该材料体系能在低温下烧结并呈现出良好的微波介电性能。

本发明提供的一种低温共烧陶瓷基板材料，其特征在于：该陶瓷基板材料由硼酸锌3ZnO·B₂O₃粉料与少量钛酸钙CaTiO₃粉料混合烧结而成，CaTiO₃质量占CaTiO₃与3ZnO·B₂O₃两者总质量的百分比为3％～12％，烧成陶瓷后该基板材料的主晶相为3ZnO·B₂O₃，次晶相为CaB₂O₄和Zn₂TiO₄。

3ZnO·B₂O₃粉料由H₃BO₃与ZnO预烧合成，其中，H₃BO₃的摩尔比百分比含量为38.272％～47.09％；CaTiO₃粉料由CaCO₃与TiO₂预烧合成，其中，CaCO₃的摩尔比百分比含量为47.368％～57％。

本发明在已公开的主晶相为3ZnO·B₂O₃的锌硼陶瓷基板材料的发明基础上加入一定量的CaO与TiO₂，由于在烧结过程中CaO-ZnO-B₂O₃玻璃相的产生，本发明成功地将该陶瓷材料体系的烧结温度降至840～880℃，得到了性能优异的陶瓷基板材料。具体而言，本发明的低温共烧陶瓷基板具有以下优点：

(1)本发明的基板材料具有优良的介电性能，介电常数低

(ε_r＝7～8.1)，微波频率下的介电品质因子高(Q×f＝11000～22600GHz)，可以满足电路对基板材料的介电性能要求。

(2)本发明采用的原料均采用价格低廉的氧化物，工艺简单，大幅度降低了产品的成本。

(3)发挥了LTCC(低温共烧陶瓷)技术的优点，可以与高电导率的金属Ag实现共烧，大幅度降低了电路系统运行时的损耗。

具体实施方式

下面结合实例对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供的低温共烧陶瓷基板材料的制备方法包括下述步骤：

第1步将ZnO与H₃BO₃在干燥环境下均匀混合；

第2步将混合料在室温下以1.5～3℃/分钟升温至680～750℃，保温1～2小时；