【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子陶瓷及其制造，尤其涉及一种镧硼钙玻璃/氧化铝陶瓷复合ltcc微波介质材料及性能调节方法。
技术介绍
1、低温共烧陶瓷(ltcc)在高集成、高可靠性电子封装领域中发挥着越来越重要的作用。ltcc是一种将具有高电导率低熔点的导体金属(金银铜)作为电极材料与多层叠加的ltcc生瓷材料在小于900℃的条件下共同烧结为电子功能模块的新型封装技术。生瓷材料烧结成为基板材料，拥有良好的介电性能和力学性能，可以为内部的三维电路提供有效的支撑保护。
2、目前基板材料主要有三类：微晶玻璃体系、玻璃/陶瓷复合体系、陶瓷体系。玻璃/陶瓷复合体系ltcc生瓷由特定粒径的玻璃粉与陶瓷粉按一定比例混合。其中，玻璃为低熔点玻璃，在烧结过程中玻璃熔化，浸润陶瓷颗粒，陶瓷颗粒在内应力作用下重排，材料整体发生致密化收缩，降温后得到各向同性的基板材料。镧硼钙玻璃为一类应用潜力较大的ltcc基板材料体系，烧结过程中可以析出cab2o4、labo3等介电性能优异的晶相。若在镧硼钙玻璃中引入p2o5，可以析出介电性能优异的lapo4晶相。同al2o3共同烧结时可以溶解部分al2o3，并在界面处析出力学性能与介电性能良好的caal2b2o7晶相。得益于使用金银铜作为导体材料，导线线宽可以减小至50μm，因此可以在同等空间中布置更多导线与无源器件，提高ltcc器件的集成度与性能。
3、但是ltcc微波介质材料仍存在以下问题：1)在烧结制备过程中由于生瓷基板材料与电路材料收缩不同步、使导体材料与基板材料间易出现附着缺陷，导致电路变形或者断
4、有鉴于此，有必要提供一种改进的镧硼钙玻璃/氧化铝陶瓷复合ltcc微波介质材料及性能调节方法，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种镧硼钙玻璃/氧化铝陶瓷复合ltcc微波介质材料及性能调节方法，采用两种不同组成和粒径的镧硼钙玻璃粉末，通过调节两者用量比，即可对ltcc微波介质材料的性能调节，改善ltcc生瓷材料的烧结性能，增强与导体材料的适配性，优化其力学与介电性能。
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种ltcc微波介质材料，按质量百分比包括：镧硼钙玻璃a粉末30％～50％、镧硼钙玻璃b粉末0％～20％(不包含边界值0％)和氧化铝粉末48～52％；
3、其中，所述镧硼钙玻璃a粉末的粒径为1～3μm，镧硼钙玻璃b粉末的粒径为0.5～2μm；
4、所述镧硼钙玻璃a粉末的成分包括：la2o3、b2o3、cao、p2o5、sio2、碱金属氧化物和zro2；所述镧硼钙玻璃b粉末的成分包括：la2o3、b2o3和cao。
5、镧硼钙玻璃体系为一类低熔点、易析晶的玻璃体系，在烧结中会软化浸润al2o3颗粒完成致密化烧结，析出多种介电与力学性能良好的晶相。al2o3均匀分散在玻璃基体中，起弥散强化作用，并且其本身拥有良好的高频介电性能。镧硼钙玻璃a粉末中除la2o3、b2o3、cao外，还加入了p2o5，sio2，zro2与碱金属氧化物。镧硼钙玻璃b粉末中仅含有la2o3、b2o3、cao三种氧化物。通过两种玻璃粉组成的差异，对烧结过程的晶相结构进行调控。
6、本专利技术通过调整上述镧硼钙玻璃a和b粉末的相对含量来调节ltcc微波介质材料的性能，以提高ltcc微波介质材料与导体材料的共烧适配度。尤其是能够在保证拉拔强度在2.20kg以上的情况下，还能调节收缩率及热膨胀系数等性质，因此综合性能优异。解决了ltcc器件共烧时，基板材料与浆料的烧结特性不匹配导致的烧结后基板材料翘曲、分层和金属布线附着力下降的问题，提高了ltcc材料的成品质量和成品率，可广泛应用于高频介电封装领域。
7、进一步的，所述镧硼钙玻璃a粉末的成分按质量百分比包括：la2o3 30％～40％、b2o3 35％～50％、cao 15％～25％、p2o5 0～10％、sio20～10％、碱金属氧化物1％～5％和zro2 1～3％。
8、进一步的，所述镧硼钙玻璃b粉末的成分按质量百分比包括：la2o3 37％～47％、b2o3 30％～40％和cao 13％～23％。
9、进一步的，所述镧硼钙玻璃a粉末的成分按质量百分比由la2o330％～38％、b2o335％～46％、cao 15％～20％、p2o5 4～10％、sio2 2～6％、碱金属氧化物1％～5％和zro21～3％组成。
10、进一步的，所述镧硼钙玻璃b粉末的成分按质量百分比由la2o341％～47％、b2o333％～38％和cao 15％～21％组成。
11、在一些具体实施方式中，镧硼钙玻璃a粉末的中值粒径为1μm、1.2μm、1.5μm、1.8μm、2μm、2.2μm、2.4μm、2.6μm、3μm等；镧硼钙玻璃b粉末的中值粒径为0.5μm、0.6μm、0.8μm、1μm、1.2μm、1.5μm、1.8μm、2μm等。镧硼钙玻璃a粉末的中值粒径大于镧硼钙玻璃b粉末的中值粒径。
12、粒径过大会导致烧结过程的析晶趋势减弱，同时颗粒间的空隙增大，堆积密度降低，从而影响烧结质量。粒径过小则析晶趋势过强，而且会增加制造成本。
13、相较于镧硼钙玻璃a粉末，镧硼钙玻璃b粉末中网络外体氧化物la2o3的相对含量高，玻璃形成体氧化物b2o3的相对含量低，玻璃析晶倾向更强，烧结升温过程中可在更低的烧结温度下快速析晶。并且镧硼钙玻璃b粉末的粒径小于镧硼钙玻璃a粉末，其表面能更大，表面缺陷更多，烧结中更易软化并发生强析晶，快速析出大量晶相。700℃烧结后，镧硼钙玻璃a粉末仍为非晶态玻璃相，而镧硼钙玻璃b粉末已有明显晶相析出。
14、使用少量镧硼钙玻璃b取代ltcc生瓷中的镧硼钙玻璃a粉末。如图3，烧结升温过程中，在750℃以前镧硼钙玻璃a粉末开始软化浸润al2o3，基板材料发生致密化收缩，此时镧硼钙玻璃b发生强析晶，一定程度上阻碍材料的收缩。750℃～850℃镧硼钙玻璃a大量析晶，玻璃相停止收缩并有少量程度的膨胀。经过调整后的ltcc生瓷与导体材料的烧结规律更加匹配，镧硼钙玻璃b提前强析晶，使生瓷在750℃以前的收缩阶段不易变形，并能析出更多高频介电性能优良的labo3晶相。同时材料烧结后基板材料相组成发生变化，热膨胀系数同样发生变化，更适应应用环境。
15、进一步的，所述镧硼钙玻璃a粉末的制备方法包括：以la2o3、h3bo3、caco3、ca3(po4)2、sio2、na2co3、li2co3、zro2为原料，按比例称取各原料装入三位混料机均匀混合。各原料需要提前烘干，并且称取原料时要考虑原料纯度与熔制中部分氧化物的挥发量。充分混合后将原本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种LTCC微波介质材料，其特征在于，按质量百分比包括：镧硼钙玻璃A粉末30％～50％、镧硼钙玻璃B粉末0％～20％和氧化铝粉末48～52％；
2.根据权利要求1所述的LTCC微波介质材料，其特征在于，所述镧硼钙玻璃A粉末的成分按质量百分比包括：La2O3 30％～40％、B2O3 35％～50％、CaO 15％～25％、P2O5 0～10％、SiO2 0～10％、碱金属氧化物1％～5％和ZrO2 1～3％；所述镧硼钙玻璃A粉末的成分优选按质量百分比由La2O3 30％～38％、B2O3 35％～46％、CaO 15％～20％、P2O54～8％、SiO2 2～6％、碱金属氧化物1％～5％和ZrO2 1～3％组成；
3.根据权利要求1或2所述的LTCC微波介质材料，其特征在于，按质量百分比包括：镧硼钙玻璃A粉末34％～46％、镧硼钙玻璃B粉末4％～16％和氧化铝粉末50％；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的LTCC微波介质材料，其特征在于，所述镧硼钙玻璃A粉末的制备方法包括：以La2O3、H3BO3、CaCO3、Ca3(PO4)2、SiO
5.根据权利要求4所述的LTCC微波介质材料，其特征在于，所述熔制淬冷包括：先在1300～1500℃下保温1.5-2.5h，然后将熔制所得玻璃液倒入双辊冷却轧机中，淬冷轧制成玻璃片；
6.一种LTCC生瓷，其特征在于，以权利要求1-5中任一项所述的LTCC微波介质材料为主要原料制备而成。
7.根据权利要求6所述的LTCC生瓷，其特征在于，所述LTCC生瓷带的制备方法包括：将镧硼钙玻璃A粉末、镧硼钙玻璃B粉末、氧化铝粉末和有机黏结剂、溶剂、增塑剂混合均匀制得流延浆料，将所述流延浆料脱泡处理后流延制得LTCC生瓷；
8.一种LTCC基板材料，其特征在于，将权利要求6或7所述的生瓷带进行裁切、脱模、热压后烧结，得到LTCC基板材料。
9.根据权利要求8所述的LTCC基板材料，其特征在于，所述LTCC基板材料的介电损耗小于1×10-3；X/Y方向的收缩率小于8.5％；热膨胀系数小于6ppm/℃；拉拔强度大于2.20kg。
10.一种LTCC微波介质材料的性能调节方式，其特征在于，根据待匹配导体材料的性能，调整LTCC生瓷中镧硼钙玻璃A粉末与镧硼钙玻璃B粉末的比例，以调控烧结中LTCC生瓷与所述导体材料的匹配性；
...【技术特征摘要】
1.一种ltcc微波介质材料，其特征在于，按质量百分比包括：镧硼钙玻璃a粉末30％～50％、镧硼钙玻璃b粉末0％～20％和氧化铝粉末48～52％；
2.根据权利要求1所述的ltcc微波介质材料，其特征在于，所述镧硼钙玻璃a粉末的成分按质量百分比包括：la2o3 30％～40％、b2o3 35％～50％、cao 15％～25％、p2o5 0～10％、sio2 0～10％、碱金属氧化物1％～5％和zro2 1～3％；所述镧硼钙玻璃a粉末的成分优选按质量百分比由la2o3 30％～38％、b2o3 35％～46％、cao 15％～20％、p2o54～8％、sio2 2～6％、碱金属氧化物1％～5％和zro2 1～3％组成；
3.根据权利要求1或2所述的ltcc微波介质材料，其特征在于，按质量百分比包括：镧硼钙玻璃a粉末34％～46％、镧硼钙玻璃b粉末4％～16％和氧化铝粉末50％；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的ltcc微波介质材料，其特征在于，所述镧硼钙玻璃a粉末的制备方法包括：以la2o3、h3bo3、caco3、ca3(po4)2、sio2、na2co3、li2co3、zro2为原料，按比例称取并充分混合后熔制淬冷，得到镧硼钙玻璃a，将镧硼钙玻璃a破碎粉磨后...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹禹，海韵，吕子彬，徐博，朱宝京，吕金玉，郭恩霞，那华，韩滨，祖成奎，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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