[发明专利]一种低介低温共烧陶瓷材料的制备方法

说明书

本发明属于微波介质材料技术领域，公开了一种低介低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将Al₂O₃陶瓷粉和LCBS玻璃的玻璃粉按照xAl₂O₃‑(100‑x)LCBS的名义化学计量配比混合后加入粘结剂造粒，压制成型得到坯体，其中50≤x≤65；LCBS玻璃具有如下摩尔百分比的组分：(5‑10)mol％La₂O₃，(20‑28)mol％CaO，(45‑65)mol％B₂O₃，(5‑25)mol％SiO₂；S2：将坯体于800℃‑900℃烧结0.5‑1小时，即可得到xAl₂O₃‑(100‑x)LCBS低介低温共烧陶瓷材料。本发明通过对微晶玻璃的组分进行优化与改进，将特定组分的LCBS玻璃与具有良好微波介电性能的微波介质陶瓷复合，使得到的复合材料满足900℃以下烧结的同时，能够有效降低烧结的处理时间要求，且相应得到的低温共烧陶瓷材料具有优异的介电性能、热学性能和力学性能。

技术领域

本发明属于微波介质材料技术领域，更具体地，涉及一种低介低温共烧陶瓷材料的制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是指应用于微波频段(300MHz～30GHz)电路中作为介质的陶瓷材料。随着5G技术的发展，电子元器件朝着超薄、高性能、高可靠、高集成方向发展，而低温共烧陶瓷技术(Low Temperature Co-fired Ceramics，LTCC)以其独特的低温多层共烧特性、低成本、重复性好的优势，是目前实现高集成度、高性能电子封装的主流技术。通信设备运行频率的不断提高，信号延迟现象会变得更加明显，系统损耗和发热量也会随之增大，系统稳定性逐渐变差。由公式(其中，v为信号传输速度，c为光速，ε_r为基板的介电常数)，降低基板的介电常数能提高电信号的传输速率，而低介电常数(ε_r15)能减小材料与电极之间的交互耦合损耗减少能量损失。因此，为适应5G技术的发展，低介电常数的LTCC基板材料的研究尤为重要。此外，作为LTCC基板材料还需满足：(1)化学兼容性：能与Ag电极共烧；良好的耐酸性，实现银导体表面化学镀金相容性；(2)力学性能：较高的机械强度(160MPa)，实现对芯片的支撑保护作用；(3)电学性能：高的电阻率(10¹²Ω·cm)，避免电子系统中信号的相互串扰；(4)良好的热学性能：高的热导率便于高集成电路中热量的散失；热膨胀系数与Si芯片(3.5ppm/℃)相匹配，实现与Si芯片的热兼容。

可见，为了满足电子材料在实际应用的要求，研制一种兼具介电性能，力学性能和热学性能优异的低介LTCC材料极其重要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种低介低温共烧陶瓷材料的制备方法，通过对微晶玻璃的组分进行优化与改进，将特定组分的LCBS玻璃与具有良好微波介电性能的微波介质陶瓷复合，使得到的复合材料满足900℃以下烧结的同时，能够有效降低烧结的处理时间要求，且相应得到的低温共烧陶瓷材料具有优异的介电性能、热学性能和力学性能，能够直接应用于低温共烧陶瓷材料的各种工业应用场景。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种低介低温共烧陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将Al₂O₃陶瓷粉和LCBS玻璃的玻璃粉按照xAl₂O₃-(100-x)LCBS的名义化学计量配比混合后加入粘结剂造粒，压制成型得到坯体；其中，x满足：x％表示xAl₂O₃-(100-x)LCBS中Al₂O₃所占的质量百分数，(100-x)％表示xAl₂O₃-(100-x)LCBS中LCBS玻璃所占的质量百分数，且x为50≤x≤65的任意实数；