一种低温共烧介质陶瓷材料用烧结助剂，按质量百分比，包括31％~45％的二氧化硅、1％~10％的氧化硼、5.1％~10％的氧化锌、18％~30％的氧化铝、11％~24％碱土金属氧化物及5％~15％的通式为R2O3的氧化物，其中，R为镧、铈、镨、钕、钐、铕及镝中的至少一种；碱土金属氧化物为氧化镁、氧化钙、氧化钡及氧化锶中的至少一种。上述烧结助剂添加到低温共烧介质陶瓷材料中能够使得所制成的低温共烧介质陶瓷具有优良的热机械性能及介电性能。此外，还要提供一种低温共烧介质陶瓷材料及其应用、和低温共烧介质陶瓷的制备方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及介质陶瓷材料领域，特别涉及一种低温共烧介质陶瓷材料及其烧结助剂和应用，以及采用上述低温共烧介质陶瓷材料制备低温共烧介质陶瓷的制备方法。
技术介绍
低温共烧介质陶瓷(LowTemperature Co-fired Ceramics,简称 LTCC)技术作为一种整合组件技术，其具体的工艺流程就是将低温烧结陶瓷粉制成生瓷带，作为电路基板材料，在生瓷带上利用打孔、微孔注浆、导体浆料印刷等工艺制出预先设计好的电路图形，并将多个无源元件(如电容、电阻、电感等)埋入其中，然后叠压在一起，在较低温度(通常是小于900°C)下烧结，制成三维电路网络的无源集成组件，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块。LTCC技术为信息时代各种电子系统的元器件以及模块小型化、轻量化提供了比较好的解决途径 ，并以其优异的电子、机械、热力特性而成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式，在军事、航天、航空、电子、计算机、汽车电子、医疗电子等领域将获得越来越广泛的应用。LTCC是近年发展起来的一种无源元件集成技术，与其他集成技术相比，LTCC具有如下特点1、使用印刷布线及内埋元器件，易于提高组装密度，减少产品体积和重量；2、采取非连续式生产工艺，便于对多层基板中的每一层进行印刷、填孔的质量检查，有利于提高产品的质量及成品率，降低成本；3、具有良好的高频、高速传输特性；4、与薄膜多层布线技术具有良好的兼容性，从而实现更高组装密度和更好性能的混合多层基板和混合型多芯片组件。尽管LTCC有着诸多独特的优点，但是因为LTCC材料通常含有玻璃相成分较多，使得烧结后的基板容易存在机械强度低且介电性能较低的问题。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种能够提高低温共烧介质陶瓷的介电性能和机械性能的烧结助剂及含有该烧结助剂的低温共烧介质陶瓷材料和应用，以及采用上述低温共烧介质陶瓷材料制备低温共烧介质陶瓷的方法。一种低温共烧介质陶瓷材料用烧结助剂，按质量百分比，包括31 % 45 %的二氧化硅、I % 10 %的氧化硼、5. I % 10 %的氧化锌、18% ^30%的氧化铝、11 % 24 %的碱土金属氧化物及5% 15%的通式为R2O3的氧化物，其中，R为镧、铺、镨、钕、钐、铕及镝中的至少一种；所述碱土金属氧化物为氧化镁、氧化钙、氧化钡及氧化锶中的至少一种。一种低温共烧介质陶瓷材料，按质量百分比，包括40% 59%的氧化铝、39% 57%的上述的烧结助剂及I. 5% 15%的改性剂；其中，所述改性剂为二氧化钛、二氧化锰、四氧化三钴、三氧化二钇、二氧化锆及三氧化二铋中的至少一种。在其中一个实施例中，包括40% 55%的氧化铝、39% 56%的烧结助剂及2% 15%的改性剂。一种低温共烧介质陶瓷的制备方法，包括如下步骤 按照质量百分比为40 59 %、39 57 %及I. 5 % 15 %称取氧化铝、上述烧结助剂和改性剂，加入去离子水混合得到混合物料，经球磨、干燥后，得到所述低温共烧介质陶瓷材料；所述改性剂为二氧化钛、二氧化锰、四氧化三钴、三氧化二钇、二氧化锆及三氧化二铋中的至少一种；及将所述低温共烧介质陶瓷材料成型后，在温度为800°C、00°C中保温15分钟 150分钟进行烧结，得到低温共烧介质陶瓷。在其中一个实施例中，制备所述烧结助剂包括如下步骤以氯化铝、碱土金属的氯化物、R的氯化物为原材料，分别配制成水溶液，按所述烧结助剂中所述氧化铝、碱土金属氧化物及通式为R2O3的氧化物的质量百分比进行混合，加入沉淀剂，采用化学共沉淀法生成前躯体沉淀物，经过滤、洗涤后，以二氧化硅、氧化锌、硼酸为原料，按照所述烧结助剂中所 述二氧化硅、氧化锌、氧化硼的质量百分比将所述二氧化硅、氧化锌、硼酸与所述前驱体沉淀物混合，搅拌均匀，经干燥、煅烧后，得到所述烧结助剂。在其中一个实施例中，所述沉淀剂为碳酸氢铵、碳酸钾、氢氧化钾、碳酸氢钾、碳酸钠、氢氧化钠及碳酸氢钠中的一种。上述低温共烧介质陶瓷材料在滤波器、功率分配器、多层基板及封装基板中的应用。上述配方的烧结助剂添加到氧化铝(Al2O3)中可以有效地降低烧结温度，使低温共烧介质陶瓷材料能在800°C、00°C的温度下进行烧结；且烧结助剂中各组分的质量百分比配比有利于低温共烧介质陶瓷材料在烧结过程中形成均匀的玻璃-陶瓷结构，使得烧结后的低温共烧介质陶瓷具有高致密度，进一步保证了所制成的低温共烧介质陶瓷具有优良的热机械性能及介电性能。附图说明图I为一实施方式的低温共烧介质陶瓷的制备方法的流程图。具体实施例方式下面主要结合附图及具体实施例对低温共烧介质陶瓷材料及其烧结助剂和应用、以及低温共烧介质陶瓷的制备方法作进一步详细的说明。一实施方式的低温共烧介质陶瓷材料，按质量百分比，包括40% 59%的氧化铝(Al203)>39% 57%的烧结助剂及I. 5% 15%的改性剂。优选地，按质量百分比，低温共烧介质陶瓷材料包括40% 55%的氧化铝、39% 56%的烧结助剂及2% 15%的改性剂。氧化铝(Al2O3)具有良好高频性能、较低的介电常数(小于10)、较低的介电损耗和近乎线性的介电-温度特性，保证了低温共烧介质陶瓷材料制作成低温共烧介质陶瓷具有优良的电性能。但由于氧化铝(Al2O3)的烧结温度较高(一般大于1400°C)，不能与银等低熔点金属导体共烧，所以必须通过加入烧结助剂来降低烧结温度，实现与低熔点金属导体共烧的目的。其中，按质量百分比，烧结助剂包括31% 45%的二氧化硅(Si02)、l% 10%的氧化硼(Β203)、5· I % 10%的氧化锌(ZnO)、18% 30%的氧化铝(Al2O3)、11 % 24%的碱土金属氧化物及5% 15%的通式为R2O3的氧化物。其中，碱土金属氧化物为氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)、氧化钡(BaO)及氧化锶(SrO)中的至少一种。R为镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)^jc(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)及镝(Dy)中的至少一种。上述配方的烧结助剂添加到氧化铝(Al2O3)中可以有效地降低烧结温度，使低温共烧介质陶瓷材料能在800°C、00°C的温度下进行烧结；且烧结助剂中各组分的质量百分比配比有利于低温共烧介质陶瓷材料在烧结过程中形成均匀的玻璃-陶瓷结构，使得烧结后的低温共烧介质陶瓷具有高致密度，进一步保证了所制成的低温共烧介质陶瓷具有优良的热机械性能及介电性能。其中，改性剂为二氧化钛(Ti02)、二氧化猛(Μη02)、四氧化三钴(Co304)、三氧化二钇(Y203)、二氧化锆(ZrO2)及三氧化二铋(Bi2O3)中的至少一种。上述改性剂中的二氧化钛、二氧化锆是一类很好的玻璃成核剂，能促进玻璃微晶化，防止玻璃析晶，金红石相的二氧化钛具有较高的介电常数(约100)，负的温度特性(_750ppm/°C)，二氧化锆介电常数约18， 温度特性+100ppm/°C ;二氧化锰、四氧化三钴在烧结过程中能促进陶瓷材料中各组分之间的混溶，提高烧结致密度；三氧化二钇、三氧化二铋能与玻璃互溶，能改变烧结过程中液相出现的时间及玻璃的流变性。根据配方组成中烧结助剂的理化特性及介电性能，调整上述改性剂的加入种类及加入量，能够调整本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低温共烧介质陶瓷材料用烧结助剂，其特征在于，按质量百分比，包括31％~45％的二氧化硅、1％~10％的氧化硼、5.1％~10％的氧化锌、18％~30％的氧化铝、11％~24％的碱土金属氧化物及5％~15％的通式为R2O3的氧化物，其中，R为镧、铈、镨、钕、钐、铕及镝中的至少一种；所述碱土金属氧化物为氧化镁、氧化钙、氧化钡及氧化锶中的至少一种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张火光，肖泽棉，唐浩，宋永生，吴海斌，莫方策，叶向红，张彩云，
申请(专利权)人：广东风华高新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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