复合玻璃陶瓷粉体及其制备方法和LTCC基板及其制备方法与流程

本发明属于低温共烧陶瓷，尤其涉及一种用于ltcc的复合玻璃陶瓷粉体、一种用于ltcc的复合玻璃陶瓷粉体的制备方法、一种ltcc基板的制备方法，以及一种ltcc基板。

背景技术：

1、低温共烧陶瓷(low temperature co-fired ceramic，ltcc)材料是重要的电子元件，具有小尺寸、低成本、高可靠性等优点，被广泛应用于各种电子元器件中。近年来，随着高频通信技术的发展，对于ltcc基板材料的介电性能提出了更高要求。

2、现有的ltcc基板材料主要为玻璃/陶瓷复合体系和微晶玻璃体系。

3、玻璃/陶瓷复合体系含有较多玻璃相，烧结时不析晶，因此软化流动性好，可以得到烧结致密的ltcc基板。然而，较多的玻璃相会导致这类ltcc基板具有较高介电常数和损耗。例如现有的一种玻璃/al2o3陶瓷复合体系的ltcc基板，虽然可以实现与银浆的良好共烧，但其介电常数为7.0～8.3。

4、微晶玻璃体系通过在烧结时析出晶体，表现出优良的介电性能。然而，微晶玻璃体系的析晶十分复杂，且存在烧结温度较高，烧结不致密等问题。现有的一种微晶玻璃体系通过在700℃预烧1小时，再升温至900℃烧结2小时的方式，对微晶玻璃的析晶行为进行调控，以得到介电常数为6的玻璃陶瓷。但这种方法的烧结温度偏高且耗时，不利于工业生产。

5、因此，采用复合玻璃粉已成为开发新型ltcc基板材料的新途径。复合玻璃粉体拥有更加广泛可调的比例组成，并可以同时满足多项性能要求。然而，现有的一种高膨胀复合瓷体显示：采用与复合玻璃粉等同成分的单一玻璃粉在熔制时，会出现玻璃液失透现象。这说明复合玻璃粉并不简单等价于组分等同的单一玻璃粉。此外，现有技术所公开的另一种由li2x(zn0.95co0.05)-xsio2和li2o-mgo-zno-b2o3-sio2玻璃的复合玻璃陶瓷粉，得到介电常数为6.1～6.5的ltcc材料。但是其烧结温度较高，为900～950℃，并且介电常数仍不够低。

6、为了克服现有技术所存在的上述缺陷，本领域亟需一种用于ltcc的复合玻璃陶瓷粉体及其制备方法，和一种ltcc基板及其制备方法，能够开发介电性能优良、烧结温度低且烧结致密的复合玻璃陶瓷粉体，从而得到介电常数低、介电损耗小、抗弯强度高的ltcc基板。

技术实现思路

1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

2、为了克服现有技术所存在的上述缺陷，本发明提供了一种用于ltcc的复合玻璃陶瓷粉体、一种用于ltcc的复合玻璃陶瓷粉体的制备方法、一种ltcc基板的制备方法，以及一种ltcc基板，能够开发介电性能优良、烧结温度低且烧结致密的复合玻璃陶瓷粉体，从而得到介电常数低、介电损耗小、抗弯强度高的ltcc基板。

3、具体来说，根据本发明的第一方面提供的上述用于ltcc的复合玻璃陶瓷粉体，由5～25wt％的高硼硅玻璃粉、75～95wt％的锌钙硼硅玻璃粉和1～5wt％的改性超细casio3陶瓷粉所复合，所述改性超细casio3陶瓷粉为被锌钙硼硅玻璃溶胶包覆的超细casio3陶瓷粉。

4、优选地，在本发明的一实施例中，所述高硼硅玻璃粉的组分为50～70wt％的sio2、20～30wt％的b2o3、0～10wt％的al2o3、0～5wt％的mgo、0～5wt％的cao、0～1wt％的ceo2和0～1wt％的k2o。

5、优选地，在本发明的一实施例中，所述锌钙硼硅玻璃粉的组分为25～50wt％的sio2、5～35wt％的b2o3、30～45wt％的cao、0～10wt％的zno。

6、优选地，在本发明的一实施例中，所述锌钙硼硅玻璃粉与所述锌钙硼硅玻璃溶胶的组分一致。

7、优选地，在本发明的一实施例中，所述高硼硅玻璃粉和所述锌钙硼硅玻璃粉通过熔融法制备，所述高硼硅玻璃粉和所述锌钙硼硅玻璃粉的粒径d50为3～4μm。

8、优选地，在本发明的一实施例中，所述锌钙硼硅玻璃溶胶通过溶胶凝胶法制备，所述改性超细casio3陶瓷粉通过所述锌钙硼硅玻璃溶胶包覆改性。

9、优选地，在本发明的一实施例中，所述超细casio3陶瓷粉的晶型为β-casio3，粒径d50为200～250nm。

10、此外，根据本发明的第二方面提供的用于ltcc的复合玻璃陶瓷粉体的制备方法，包括步骤：通过熔融法制备高硼硅玻璃粉；通过熔融法制备锌钙硼硅玻璃粉；通过溶胶凝胶法制备锌钙硼硅玻璃溶胶，并将所述锌钙硼硅玻璃溶胶包覆于超细casio3陶瓷粉以获得改性超细casio3粉；以及按照比例混合所述高硼硅玻璃粉、所述锌钙硼硅玻璃粉和所述改性超细casio3粉，以获得上述任意一个实施例所提供的用于ltcc的复合玻璃陶瓷粉体。

11、优选地，在本发明的一实施例中，所述通过熔融法制备高硼硅玻璃粉包括步骤：根据化学计量比称取sio2、h3bo3、al(oh)3、mgco3、caco3、ceo2、k2co3并充分混合，在温度1580～1650℃下熔制1.5～3小时；以及经由去离子水对熔制的玻璃淬冷，通过球磨工艺得到高硼硅玻璃粉。

12、优选地，在本发明的一实施例中，通过熔融法制备锌钙硼硅玻璃粉包括步骤：根据化学计量比称取sio2、h3bo3、caco3、zno并充分混合，在温度1300～1500℃熔制1.5～2小时；以及经由去离子水对熔制的玻璃淬冷，通过球磨工艺得到锌钙硼硅玻璃粉。

13、优选地，在本发明的一实施例中，所述通过溶胶凝胶法制备锌钙硼硅玻璃溶胶，并将所述锌钙硼硅玻璃溶胶包覆于超细casio3陶瓷粉以获得改性超细casio3粉包括步骤：以正硅酸乙酯、h3bo3、ca(no3)2和zn(no3)2作为前驱体，根据化学计量比称取正硅酸乙酯加入至去离子水中，水浴加热溶液并搅拌所述溶液至澄清；向所述溶液中依次加入h3bo3、ca(no3)2和zn(no3)2并搅拌至所述溶液澄清，所述溶液澄清后继续搅拌1.5～3小时，以得到所述锌钙硼硅玻璃溶胶；将所述超细casio3陶瓷粉加入至无水乙醇中超声分散，按包覆量比例加入至所述锌钙硼硅玻璃溶胶中，并搅拌3～5小时；包覆完成后，通过升温去除溶剂乙醇，以得到凝胶包覆的casio3；以及将所述凝胶包覆的casio3在温度650～750℃下保温2小时，以获得所述改性超细casio3粉。

14、优选地，在本发明的一实施例中，所述水浴加热溶液包括在温度50～80℃下水浴加热所述溶液。

15、优选地，在本发明的一实施例中，所述按包覆量比例加入至所述锌钙硼硅玻璃溶胶中的步骤包括：所述锌钙硼硅玻璃溶胶的包覆量为所述超细casio3陶瓷粉质量的5～20％。

16、此外，根据本发明的第三方面提供的上述ltcc基板的制备方法，包括步骤：将本发明第一方面所提供的用于ltcc的复合玻璃陶瓷粉体与有机载体混合，经过流延、叠片、压片后放入烧结炉中烧结；以2～2.5℃/min的升温速率将温度提升至470～560℃并保温4h后进行排胶；以4～5℃/min的升温速率将温度提升至830～880℃并保温20min；以及冷却后以获得ltcc基板。

17、此外，根据本发明的第四方面提供的上述ltcc基板通过如本发明第三方面所提供的ltcc基板的制备方法所制成。