[发明专利]一种黑色低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于微波介质陶瓷领域，涉及一种黑色低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用。一种黑色低温烧结微波介质陶瓷材料，该陶瓷材料包括氧化铝、铝硼硅酸盐玻璃和黑色着色剂，质量百分比组成为：氧化铝40～60％；铝硼硅酸盐玻璃38～58％；黑色着色剂2～10％。采用该陶瓷材料经LTCC工艺技术制备的陶瓷基板具有烧制工艺简单、机械强度高、介电性能优良、具有遮光性等特点。能替代HTCC封装基板。

技术领域

本发明属于微波介质陶瓷领域，涉及一种黑色低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用。

背景技术

高温共烧陶瓷(High Temperature Co-fired Ceramcis，简称HTCC)技术是一种比较成熟的微电子陶瓷封装技术，HTCC技术应用于半导体封装，具有强度高、气密性好，散热性佳，集成度高、设计灵活等特点，已广泛应用于晶振、MEMS传感器、图像传感器、功率器件、声表面波器件、光通信用模组等的封装。HTCC技术中常用黑色氧化铝材料。由于半导体集成电路具有明显的光敏性，要求作封装管壳的氧化铝陶瓷具有遮光性，一般为黑色。黑色氧化铝材料通常由氧化铝、着色氧化物和助熔剂组成。其中着色氧化物有Fe₂O₃，Cr₂O₃，CoO，NiO，V₂O₅，MnO₂，TiO₂等。助熔剂有SiO₂、B₂O₃、滑石等。黑色氧化铝多层陶瓷基板有下列缺点：(1)介电常数高，影响信号传输速度提高；(2)导体材料钨、钼电阻率高，信号传输损耗大，限制高频应用；(3)热膨胀系数与硅差异较大。(4)HTCC工艺要求在保护气氛下(通常为N₂和H₂混合气)烧结，工艺复杂，难度大，烧结温度高(通常为1500～1600℃)，工艺成本高。

低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，简称LTCC)采用低温烧结微波介质陶瓷材料与低熔点低电阻率金属(Ag、Au或Cu等)材料在900度左右共烧，克服了HTCC技术的诸多缺陷，在高频、高传输速度、低损耗、低导热等要求场合下得到广泛应用，如片式无源器件、射频封装基板、通讯模块、LED陶瓷基板等领域。LTCC技术采用普通的空气气氛烧结，比HTCC技术工艺简单，但由于低温共烧陶瓷材料中通常添加大量玻璃成份，烧结气孔率高，机械强度相对较低。

若能结合LTCC和HTCC材料特性的各自优势，规避各自缺点，对低温烧结微波介质陶瓷材料进行调整和优化，开发出满足HTCC封装应用要求的LTCC材料，将会有非常大的意义，并具有极佳的应用价值。目前鲜有低温共烧陶瓷材料应用于HTCC封装场合，如在声表面波器件封装基板、晶振封装基板、MEMS传感器封装基板、图像传感器封装基板、光通信封装基板等领域的报道。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的一个目的是提供了一种黑色低温烧结微波介质陶瓷材料，本发明的第二个目的是提供上述的陶瓷材料的制备方法，本发明的第三个目的是提供上述的陶瓷材料的应用。采用该陶瓷材料经LTCC工艺技术制备的陶瓷基板具有烧制工艺简单、机械强度高、介电性能优良、具有遮光性等特点。能替代HTCC封装基板。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种黑色低温烧结微波介质陶瓷材料，该陶瓷材料按重量百分比计由以下组分构成：

氧化铝 40～60％；

铝硼硅酸盐玻璃 38～58％；

黑色着色剂 2～10％。

作为优选，该陶瓷材料按重量百分比计由以下组分构成：

氧化铝 43～58％；