[发明专利]LTCC陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种LTCC陶瓷材料及其制备方法，所述LTCC陶瓷材料以质量份计，包括以下组分：x份的ZnSiO₃陶瓷粉体，y份的BaO‑B₂O₃‑ZnO玻璃材料，其中，x+y=100。所述LTCC陶瓷材料在ZnSiO₃陶瓷粉体基础上采用BaO‑B₂O₃‑ZnO系统的玻璃助烧降低烧结温度，可实现900℃低温烧结，制备的该LTCC陶瓷材料在10GHz下介电常数为4.5~5.5，低介电损耗为≤2×10^‑3。另外，本发明的制备方法生产原料便宜、生产成本低、制备工艺简单。该陶瓷材料可用低温共烧陶瓷系统、多层介质谐振器、微波天线、滤波器等微波器件的制造。

技术领域

本发明属于电子陶瓷材料及其制造领域，具体涉及一种低成本LTCC陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)技术是休斯公司于1982年开发出来的一种新型材料技术，它是将低温烧结陶瓷粉体流延制成厚度均匀致密的生瓷带、通过激光打孔、注浆、电路丝网印刷等工艺制成需要的电路图形、多层叠压后在900℃以下烧结成三维无源器件的一种集成技术。目前，LTCC技术广泛用于制作微波通讯、半导体、光电子等领域制作电子元器件，它具有高集成度、高性能的显著优点。近年来，国际上无论是通用电子整机、通信设备还是民用消费类的电子产品都迅速向小型化、轻量化、集成化、多功能化和高可靠性方法发展，推动了LTCC技术在贴片式滤波器、谐振器、耦合器、LED显示模块、蓝牙模块、电感、电容等电子元器件中得到了广泛应用，对高性能LTCC材料需求越来越大。但目前商用化的高性能LTCC材料主要被国外垄断，国内在此领域始终未能取得关键性突破，导致我国研发的LTCC集成器件和组件成本高，不利于应用和推广。因此，开发拥有自主知识产权的高性能LTCC材料迫在眉睫。

目前LTCC材料主要分三类：1.微晶玻璃体系，这类体系的材料具有900℃以下易于烧结的特点，但多数存在介质损耗偏大的缺点。2.玻璃+陶瓷复合体系，这种材料是使陶瓷材料通过添加玻璃粉料来达到低温烧结的目的，同时又能保持陶瓷材料良好的微波介电性能。3.纯陶瓷体系，这类的材料体系很多情况下难于低温烧结，同时对于能够900℃以下烧结的一些陶瓷材料又存在介质损耗大的一些缺点，所以应用场合相对较窄。ZnSiO₃陶瓷材料原来丰富、成本低廉，是一种良好的微波介质材料，具有低介电常数、低微波损耗等。但ZnSiO₃陶瓷烧结温度高(～1400℃)，不能直接与Ag、Cu等低熔点金属共烧,不能满足实际应用需求。为了降低烧结温度，常用有添加低熔点氧化物，但降温幅度有限，不能达到900℃下烧结；另一类方法是添加低熔点玻璃，但玻璃相的存在大大提高了材料的介质损耗，极大限制了ZnSiO₃陶瓷及微波多层器件的发展。

综上所述，低介电常数、低损耗、实用的LTCC陶瓷材料及其制备方法成为了我们研究重点。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种LTCC陶瓷材料及其制备方法，以实现一种低成本LTCC陶瓷材料及其制备方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种LTCC陶瓷材料，其采用的玻璃与陶瓷复合制得的玻璃陶瓷材料，所述LTCC陶瓷材料以质量份计，包括以下组分：x份的ZnSiO₃陶瓷粉体，y份的BaO-B₂O₃-ZnO玻璃材料，其中，x+y＝100。

作为本发明的LTCC陶瓷材料的一种优选方案，所述LTCC陶瓷材料以质量份计，包括以下组分：70～80份的ZnSiO₃，20～30份的BaO-B₂O₃-ZnO玻璃材料。