高Q值低介电常数LTCC粉、LTCC材料及制备方法、生瓷带及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高Q值低介电常数LTCC材料、生瓷带及其制备方法，所述LTCC粉由包括Mg2SiO4和CuF2的原料混合而成，且所述CuF2的重量为所述Mg2SiO4重量的1

【技术实现步骤摘要】
高Q值低介电常数LTCC粉、LTCC材料及制备方法、生瓷带及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电子元器件
，具体涉及一种高Q值低介电常数LTCC粉、制备的LTCC材料及其制备方法、制备的生瓷带及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]信息技术正在以前所未有的速度引领时代的变革，导致射频、微波及毫米波段的电子材料和器件正在由模拟向数字、定频向变频、接插件向平面片式化方向发展。尤其是5G移动通信、毫米波通信、THz通信和光通信技术的推广应用，对电子功能材料的使用频段，合成工艺和手段，微结构和力、热、光、电性能提出新的要求，基于这些材料的元器件必须以小、薄、轻和低功耗、高可靠、高稳定为发展目标。因此，各种新型高密度封装技术应运而生。其中，射频、微波、毫米波LTCC(Low Temperature Co
‑
fired Ceramics)集成材料和生瓷料带(巴块)作为多层混合裸芯片封装技术的一个重要分支，以其优良的高频特性、信号传输速度、集成密度、密封性以及散热性能等在众多封装技术中脱颖而出，为解决电子系统小型化、集成化瓶颈问题提供了有效可靠的解决方案。同时，毫米波通信也对微波介质材料提出了更为严格的要求，推动着新一代材料向高频化、低损耗和高稳定性方向发展。毫米波通信具备在高频波段传播速度快和低时延的优点，但随之带来的缺点就是衰减大，信号传输易受干扰。而电磁波信号传输速度与LTCC基板材料介电性能密切相关，低介电常数对应短信号延迟时间。同时，为了降低毫米波信号传输过程中的损耗和信号串扰风险，要求LTCC基板材料具有超低的介电损耗，以满足高品质信号传输的要求。因此，开发一款满足LTCC微波/毫米波通信用的低介电常数、高Q的LTCC材料具有重要的意义。
[0003]目前，商业化的LTCC材料的介电损耗较高。微晶玻璃主要以Ferro公司的A6系列为代表，其主要成分为Cao
‑
B2O3‑
SiO2(钙硼硅)玻璃。然而，微晶玻璃需要经高温熔融及后续热处理等过程，因而对设备要求较高。而晶化处理后析出晶体的种类和数量受玻璃组成以及烧结、工艺的影响，且仍可能存在残留玻璃相，而玻璃相的Q
×
f值较低，因此LTCC玻璃陶瓷材料的Q
×
f值较低。而且，玻璃相具有高的内能，属于亚稳态，随时间推移及温度变化，有向晶体转变的趋势，在实际应用中存在稳定性问题。
[0004]Mg2SiO4微波介电陶瓷具有低的介电常数、较高的Q
×
f值目前已被广泛研究。公开号为CN102659396A的中国专利申请文献中公开了一种低介电微波陶瓷介质材料及其制备方法，其采用X＝0.001～0.25的(1
‑
X)Mg2SiO4‑
XBaTiO3固溶体为主成分，并添加了改性掺杂物和烧结促进剂，在1340
‑
1380℃温度范围内烧结，得到的材料ε
r
＝3～8、Q
×
f＞60000GHZ、温度系数≤20ppm/℃，但是其存在烧结温度高的缺陷，无法用作LTCC材料；公开号为CN106904960A的中国专利申请文献中公开了一种Mg2SiO4‑
Li2TiO3复合体系LTCC材料及其制备方法，所述的LTCC材料基于Mg2SiO4和Li2TiO3复合体系，通过固相法获得；实现烧结温度800
‑
950℃，且具有50,000
‑
250,000GHz的高Qf值和近零τ
f
＝
‑
15～15ppm/℃，但是其ε
r
＝9.0
‑
18.0仍较高，合成步骤繁多且生成第二相，限制了其应用。公开号为CN109553406A的中
国专利申请文献中公开了一种电介质陶瓷组合物，其主成分含有Mg2SiO4，作为副成分含有含R化合物、含Cu化合物、含B化合物及含Li玻璃。R是碱土金属；虽然制备得到的电介质陶瓷组合物可低温烧结，可与Ag电极同时烧成，且烧结后的Q值及耐湿性优异，但是其作为副成分的添加剂复杂。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种烧结温度低、Q值高且ε
r
低的LTCC粉和由其制备的LTCC材料和生瓷带，所述生瓷带厚度均匀、无缺陷。
[0006]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
[0007]一种高Q值低介电常数LTCC粉，其由包括Mg2SiO4和CuF2的原料混合而成，且所述CuF2的重量为所述Mg2SiO4重量的1
‑
6％。
[0008]有益效果：本专利技术采用单一的CuF2作为添加剂，并调控了其添加用量具体为Mg2SiO4重量的1
‑
6％，添加剂成分简单，在Mg2SiO4陶瓷的烧结过程中，首先，部分Cu
2+
与主晶格发生反应，使得样品的Q值得到显著提升，同时使晶格发生畸变导致Mg(2)O6八面体扭曲度增加，从而使得τ
f
向正方向移动(趋向零)，其次，CuF2作为添加剂能够降低Mg2SiO4陶瓷的烧结温度，得到的材料比其他烧结助剂如玻璃或者LiF更易流延，且可在850℃～950℃下与Ag匹配共烧，有好的化学兼容性。
[0009]优选地，所述Mg2SiO4的制备工艺包括以下步骤：以MgO、SiO2为原料，并按照化学通式Mg2SiO4的化学计量比进行配料；将配好的原料进行球磨混合，在1300
‑
1400℃温度下预烧2
‑
6小时得到所述的Mg2SiO4。
[0010]优选地，所述二氧化硅SiO2的粒径D50为1.0μm
‑
2.6μm；所述氧化镁MgO的粒径D50为1.0μm
‑
3.2μm。
[0011]本专利技术还提出的一种高Q值低介电常数LTCC材料，主要采用所述的高Q值低介电常数LTCC粉为原料制备而成。
[0012]优选地，所述的高Q值低介电常数LTCC材料，其介电性能如下：相对介电常数ε
r
在6
‑
7之间，品质因数Q
×
f在50000
‑
180000GHz之间，谐振频率温度系数τ
f
在
‑
65～
‑
11ppm/℃之间。
[0013]本专利技术还提出的一种所述的高Q值低介电常数LTCC材料的制备方法，包括以下步骤：将高Q值低介电常数LTCC粉球磨后进行造粒，干压成型后在850
‑
950℃下烧结2
‑
6h得到所述的高Q值低介电常数LTCC材料。
[0014]本专利技术还提出的一种高Q值低介电常数LTCC生瓷带，主要采用所述的高Q值低介电常数LTCC粉为原料制备而成。
[0015]本专利技术还提出的一种所述的高Q值低介电常数LTCC生瓷带的制备方法，包括以下步骤：
[0016]S1、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高Q值低介电常数LTCC粉，其特征在于：其由包括Mg2SiO4和CuF2的原料混合而成，且所述CuF2的重量为所述Mg2SiO4重量的1
‑
6％。2.根据权利要求1所述的高Q值低介电常数LTCC粉，其特征在于：所述Mg2SiO4的制备工艺包括以下步骤：以MgO、SiO2为原料，并按照化学通式Mg2SiO4的化学计量比进行配料；将配好的原料进行球磨混合，在1300
‑
1400℃温度下预烧2
‑
6小时得到所述的Mg2SiO4。3.根据权利要求2所述的高Q值低介电常数LTCC粉，其特征在于：所述二氧化硅SiO2的粒径D50为1.0μm
‑
2.6μm；所述氧化镁MgO的粒径D50为1.0μm
‑
3.2μm。4.一种高Q值低介电常数LTCC材料，其特征在于：主要采用如权利要求1
‑
3中任一项所述的高Q值低介电常数LTCC粉为原料制备而成。5.根据权利要求4所述的高Q值低介电常数LTCC材料，其特征在于：其介电性能如下：相对介电常数ε
r
在6
‑
7之间，品质因数Q
×
f在50000
‑
180000GHz之间，谐振频率温度系数τ
f
在
‑
65～
‑
11ppm/℃之间。6.一种如权利要求4或5所述的高Q值低介电常数LTCC材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将高Q值低介电常数LTCC粉球磨后进行造粒，干压成型后在850
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，宣涛，杨利霞，黄志祥，吴先良，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：