一种LTCC生料带材料、LTCC基板及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种LTCC生料带材料、LTCC基板及其制备方法和应用，包括：基料，由包含B2O3和SiO2的原料制成；添加料，由包含CaO和Al2O3的原料制成，所述基料与所述添加料的质量比为(4

【技术实现步骤摘要】
一种LTCC生料带材料、LTCC基板及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于电子材料
，具体涉及一种LTCC生料带材料、LTCC基板及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着现代信息技术的飞速发展，对电子产品的小型化、便携化、多功能、高可靠性和低成本等方面提出了越来越高的要求。低温共烧陶瓷技术(Low temperature cofired ceramic,简称LTCC)是近年来兴起的一种令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术，因其优异的电子、热机械特性已成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式。
[0003]LTCC采用厚膜材料，根据预先设计的结构，将电极材料、基板、电子器件等一次烧成，是一种用于实现低成本、高集成、高性能的电子封装技术。3D(three dimensions,即三维)打印，又称增材制造，是一种以数字模型文件为基础，通过打印的方式来构造物体的快速成型技术，常用于模型制造等领域，后逐渐用于一些产品的直接制造。3D打印可以实现连续化生产，但这种方式难以满足LTCC生带的加工精度要求，且打印的基板在烧结过程中容易变形，影响综合性能。因此，3D打印技术在LTCC中尚缺乏成功应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种LTCC生料带材料，能利用光固化3D打印技术制备高精度、性能良好的LTCC基板。
[0005]本专利技术还提供采用上述LTCC生料带材料制备LTCC基板的方法。
[0006]本专利技术还提供采用上述LTCC生料带材料或上述的方法制得的LTCC基板。
[0007]本专利技术还提供包含上述LTCC基板的LTCC器件。
[0008]根据本专利技术的第一方面实施例的LTCC生料带材料，包括以下组分：
[0009]预烧料，由包含B2O3和SiO2的原料制成；
[0010]添加料，由包含CaO和Al2O3的原料制成，所述预烧料与所述添加料的质量比为(4
‑
4.5):1；
[0011]ZrO2。
[0012]根据本专利技术实施例的LTCC生料带材料，至少具有如下有益效果：
[0013]预烧料为基料，预烧料中的SiO2为基板提供高强度骨架，预烧料中的B2O3和添加料中的CaO，能够提高介电性能，ZrO2和添加料中的Al2O3耐高温、热膨胀系数小，有利于保持打印的基板在后续烧结过程中不变形。
[0014]预先将包含B2O3和SiO2的原料制成预烧料，将包含CaO和Al2O3的原料制成添加料，能提高原料的均匀性，并利用ZrO2具有高熔点、高电阻率、高折射率和低热膨胀系数的特性，可通过光固化3D打印制得平整的基板，该基板在烧结过程中不容易发生膨胀，能很好地保持基板整体的稳定性，提高介电性能，并保证整体强度。
[0015]本专利技术的LTCC生料带材料能与光固化树脂制成稳定料浆，光固化效果好，能够保
证光固化3D打印过程中的光固化率和固化均匀性，提高尺寸稳定性和介电性能。实验结果表明，采用3D光固化打印所制备的基板表面平整，介电常数3
‑
7.7，介电损耗低，成功实现了3D打印增材制造在制备高尺寸精度、高介电性能的LTCC基板中的应用。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述预烧料采用以下方法制得：将B2O3和SiO2在700℃
‑
1200℃焙烧。进一步地，所述焙烧的温度为800℃
‑
900℃。以及任选地，所述焙烧的时间为1h
‑
10h，进一步为2h
‑
5h。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，在所述预烧料的制备过程中，在所述焙烧前，还包括：将B2O3和SiO2进行研磨，提高粉料的混合均匀性。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述预烧料中，所述B2O3和SiO2的质量比为(4
‑
5):1。在该配比范围，能充分发挥B2O3的介电性能优势以及SiO2的增强优势，在有效提高介电性能的同时很好地保证LTCC基板的整体强度。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，所述添加料采用以下方法制得：将CaO和Al2O3熔融，淬火，退火，改善均匀性，提高光固化3D打印的成功率。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，所述熔融的温度为700℃
‑
900℃。以及任选地，所述熔融的时间为2h
‑
10h，进一步为2h
‑
6h。
[0021]根据本专利技术的一些实施例，所述退火的温度为600℃
‑
700℃。以及任选地，所述退火的时间为20min
‑
200min。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，所述退火后，还进行球磨，以便于后续的制浆操作。以及任选地，所述球磨的时间为1h
‑
10h。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，所述添加料中，CaO和Al2O3的质量比为(7
‑
8):1。CaO作为主成分，能够提高介电性能，同时添加一定量的Al2O3，可很好地保证LTCC基板的尺寸稳定性，兼顾加工精度和介电性能。
[0024]根据本专利技术的一些实施例，以所述预烧料与所述添加料的总质量为基准，所述ZrO2与所述总质量的质量比为(4
‑
10):(65
‑
91)。
[0025]根据本专利技术的第二方面的实施例，提供一种LTCC基板的制备方法，具体采用上述的LTCC生料带材料与光固化树脂、有机溶剂制浆，经光固化3D打印制得生坯，再经烧结制成。
[0026]利用本专利技术的LTCC生料带材料良好的光固化特性，通过3D光固化打印技术制得了高尺寸精度、高介电性能的LTCC基板，该方法能实现连续化生产，便于调控基板尺寸，具有广阔应用前景。
[0027]在制浆过程中，通常需要添加适量有机溶剂作为分散相。本专利技术对光固化树脂和有机溶剂的类型没有限定，可选用市面上常规光固化3D打印树脂，以及能溶解所述光固化树脂的常见有机溶剂。
[0028]根据本专利技术的一些实施例，以所述预烧料、所述添加料、所述ZrO2、所述有机溶剂的总质量计，所述有机溶剂的质量分数为20％
‑
38％。
[0029]根据本专利技术的一些实施例，所述光固化树脂的用量为所述预烧料、所述添加料、所述ZrO2、所述有机溶剂的总质量的10
‑
15％。
[0030]根据本专利技术的一些实施例，所述烧结的工艺为：在500℃
‑
800℃的温度下烧结0.5h
‑
5h，然后在850℃
‑
950℃温度下烧结0.5h
‑
5h，再在1000℃
‑
1150℃烧结0.5h
‑
10h。所得
烧结体容易进行打磨抛光，并保证尺寸精度和综合性能。
[0031]进一步地，所述烧结的工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LTCC生料带材料，其特征在于：包括以下组分：基料，由包含B2O3和SiO2的原料制成；添加料，由包含CaO和Al2O3的原料制成，所述基料与所述添加料的质量比为(4
‑
4.5):1；ZrO2。2.根据权利要求1所述的LTCC生料带材料，其特征在于：所述基料采用以下方法制得：将B2O3和SiO2在700℃
‑
1200℃焙烧。3.根据权利要求1或2所述的LTCC生料带材料，其特征在于：所述B2O3和SiO2的质量比为(4
‑
5):1。4.根据权利要求1所述的LTCC生料带材料，其特征在于：所述添加料采用以下方法制得：将CaO和Al2O3熔融，淬火，退火。5.根据权利要求4所述的LTCC生料带材料，其特征在于：所述熔融的温度为700℃
‑
900℃，和/或所述退火的温度为600℃
‑
700℃。6.根据权利要求1或4或5所述的LTCC生...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勃，朱朋飞，王锋，张伟喆，王浩，王大伟，颜廷楠，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：