一种高频低损耗LTCC材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种高频低损耗LTCC材料及其制备方法，该材料由La

A high frequency and low loss LTCC material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高频低损耗LTCC材料及其制备方法
本专利技术涉及电子陶瓷材料
，尤其是一种高频低损耗LTCC材料及其制备方法。
技术介绍
低温共烧陶瓷(LowTemperatureCo-firedCeramics，LTCC)技术是一种新型集成封装技术。采用LTCC技术制得的成品具有封装密度高、高频性能好、可靠性高等特点，使该技术成为了电子元器件集成化、模块化和小型化的首选方式，在航空航天、5G通信、物联网等领域具有广泛的应用前景。LTCC材料是LTCC技术的基础。为满足高封装密度、高频传输、低损耗和高可靠性等性能要求，并实现低温下的致密烧结，要求LTCC材料具有较低的烧结温度(低于1000℃)、适宜的介电常数和较高的品质因数(Q×f≥5000GHz)。目前，LTCC材料按照材料组成可分为三大体系：微晶玻璃体系、玻璃/陶瓷体系和单相陶瓷体系。微晶玻璃体系材料以玻璃相为前驱体，在烧结过程中控制玻璃中晶体相的析出，得到由非晶态的残余玻璃相和析出的晶体相共同组成的复相材料。玻璃/陶瓷体系材料以低熔点玻璃作为陶瓷相的烧结助剂，通过玻璃在较低温度下形成液相促进体系的烧结致密化。单相陶瓷体系材料则是直接使用固有烧结温度较低的材料，或是使用表面活性高的粉体作为原始材料，从而实现材料的低温烧结。综合来看，玻璃/陶瓷体系材料是目前最常用的LTCC基板材料，具有良好的可设计性、烧结过程可控度高的特点。目前，常规的玻璃/陶瓷体系LTCC材料通常采用氧化铝等作为陶瓷填充相，由于低熔点玻璃与陶瓷填充相材料体系的差异，往往存在烧结致密度低和高频性能不佳等缺点。
技术实现思路
本专利技术提供一种高频低损耗LTCC材料及其制备方法，用于克服现有技术中烧结致密度低和高频损耗过大等缺陷，实现提供的LTCC材料具有高的致密度和高频低损耗的特点。为实现上述目的，本专利技术提出一种高频低损耗LTCC材料，所述LTCC材料由La2O3-B2O3系微晶玻璃和LaBO3陶瓷组成；所述La2O3-B2O3系微晶玻璃和LaBO3陶瓷的质量百分比为(45～55wt％):(55～45wt％)。为实现上述目的，本专利技术还提出一种高频低损耗LTCC材料制备方法，包括：S1：按质量百分比称取La2O3，B2O3，XO，P2O5，MgO，Li2O，Na2O与K2O，混匀、熔炼，然后倒入去离子水中，得到玻璃渣；X＝Al、Ca或Zn；S2：按化学计量比称取La2O3和B2O3，混匀、加热合成，得到LaBO3陶瓷；S3：分别将所述玻璃渣和LaBO3陶瓷进行球磨、压滤和烘干，得到玻璃粉和陶瓷粉；S4：按质量百分比(45～55):(55～45)称取所述玻璃粉和陶瓷粉，球磨、压滤和烘干，得到原料粉体；S5：将所述原料粉体进行造粒，压制成型，得到生坯；S6：将所述生坯置于空气气氛中，加热并保温，然后继续加热至设定温度并保温，冷却，得到高频低损耗LTCC材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果有：1、本专利技术提供的高频低损耗LTCC材料由La2O3-B2O3系微晶玻璃和LaBO3陶瓷组成；所述La2O3-B2O3系微晶玻璃和LaBO3陶瓷的质量百分比为(45～55wt％):(55～45wt％)。La2O3-B2O3系微晶玻璃为一种低软化点微晶玻璃，具有较低的烧结温度、优异的介电性能和优异的共烧兼容性。而该La2O3-B2O3系微晶玻璃的介电性能主要来源于烧结后析出的LaBO3陶瓷相。LaBO3陶瓷的介电常数约为11.8，品质因数高达76869GHz(15GHz)，在微波频段具有优异的介电性能。因此，本专利技术提供的LTCC材料具有烧结温度低和高频损耗小等突出优点。2、本专利技术提供的LTCC材料为玻璃/陶瓷体系的材料，以低熔点玻璃作为陶瓷相的烧结助剂，通过玻璃在较低温度下形成液相促进体系的烧结致密化，利用析晶减少烧结后材料中无定形玻璃相的含量，一方面使得该LTCC材料具有高的致密度，另一方面有效提高了材料的品质因数。3、本专利技术提供的LTCC材料，具有玻璃/陶瓷体系LTCC材料的固有优势，因此该材料的各项性能可通过额外添加其他成分进行进一步调节，从而使材料具有良好的可设计性，性能与工艺参数可调，商业化应用前景广阔。4、本专利技术提供的高频低损耗LTCC材料制备方法工艺简单，制备周期短，成本低，制备得到的LTCC材料性能优异。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术提供的高频低损耗LTCC材料制备方法流程图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。无特殊说明，所使用的药品/试剂均为市售。本专利技术提出一种高频低损耗LTCC材料，所述LTCC材料由La2O3-B2O3系微晶玻璃和LaBO3陶瓷组成；所述La2O3-B2O3系微晶玻璃和LaBO3陶瓷的质量百分比为(45～55wt％):(55～45wt％)。优选地，所述La2O3-B2O3系微晶玻璃为La2O3-B2O3-XO微晶玻璃，X＝Al、Ca或Zn。优选La2O3-B2O3-XO微晶玻璃，以在烧结后析出更多的LaBO3陶瓷相，从而使制备得到的LTCC材料介电性能更优异。优选地，所述LTCC材料介电常数为8.00～10.48，介电损耗≤2.0×10-3，品质因数达9311GHz。本专利技术提供的LTCC材料为玻璃/陶瓷体系材料，具有良好的可设计性、烧结过程可控度高的特点。本专利技术的技术思路在于使用低软化点的微晶玻璃作为烧结助剂，利用析晶减少烧结后材料中无定形玻璃相的含量，有效提高材料的品质因数。本专利技术还提出一种高频低损耗LTCC材料制备方法，如图1所示，包括：S1：按质量百分比称取La2O3，B2O3，XO，P2O5，MgO，Li2O，Na2O与K2O，混匀、熔炼，然后倒入去离子水中，得到玻璃渣；X＝Al、Ca或Zn；S1中经过熔炼得到熔融玻璃液，之后应快速将所述熔融玻璃液倒入去离子水中，以防止熔融玻璃液冷却凝固。优选地，所述玻璃渣配方中各组分的质量百分比为：40～55wt％La2O3，25～3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频低损耗LTCC材料，其特征在于，所述LTCC材料由La

【技术特征摘要】
1.一种高频低损耗LTCC材料，其特征在于，所述LTCC材料由La2O3-B2O3系微晶玻璃和LaBO3陶瓷组成；所述La2O3-B2O3系微晶玻璃和LaBO3陶瓷的质量百分比为(45～55wt％):(55～45wt％)。


2.如权利要求1所述的高频低损耗LTCC材料，其特征在于，所述La2O3-B2O3系微晶玻璃为La2O3-B2O3-XO微晶玻璃，X＝Al、Ca或Zn。


3.如权利要求1或2所述的高频低损耗LTCC材料，其特征在于，所述LTCC材料介电常数为8.00～10.48，介电损耗≤2.0×10-3，品质因数达9311GHz。


4.一种高频低损耗LTCC材料制备方法，其特征在于，包括：
S1：按质量百分比称取La2O3，B2O3，XO，P2O5，MgO，Li2O，Na2O与K2O，混匀、熔炼，然后倒入去离子水中，得到玻璃渣；X＝Al、Ca或Zn；
S2：按化学计量比称取La2O3和B2O3，混匀、加热合成，得到LaBO3陶瓷；
S3：分别将所述玻璃渣和LaBO3陶瓷进行球磨、压滤和烘干，得到玻璃粉和陶瓷粉；
S4：按质量百分比(45～55):(55～45)称取所述玻璃粉和陶瓷粉，球磨、压滤和烘干，得到原料粉体；
S5：将所述原料粉体进行造粒，压制成型，得到生坯；
S6：将所述生坯置于空气气氛中，加热并保温，然后继续加热至设定温度并保温，冷却，得到高频低损耗LTCC材料。


5.如权利要求4所述的高频低损耗LTCC材料制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述玻璃渣配方中各...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴宇，张为军，汪丰麟，毛海军，刘卓峰，白书欣，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43