【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陶瓷材料，尤其涉及一种高导热性、高抗弯玻璃/氧化铝陶瓷复合低温共烧陶瓷(ltcc)材料、制备方法及其应用。
技术介绍
1、随着移动通讯技术的快速迭代，人类已经进入第五代移动通讯时代，又称为5g时代。通讯频率从低频段的微波拓展到高频段的毫米波和太赫兹，有效缓解了频带资源紧张的局面。随着通讯频率的升高，低温共烧(low temperature co-fired ceramic，ltcc)微波介质陶瓷成为研究重点。ltcc微波介质陶瓷是指能够在900℃以下与ag电极共烧的陶瓷材料，主要包含微晶玻璃ltcc陶瓷、玻璃/陶瓷复合ltcc陶瓷和单相ltcc陶瓷三大类。
2、玻璃/陶瓷复合ltcc陶瓷是以玻璃和陶瓷粉体为原料,通过两者的混合、成型、烧结、得到玻璃/陶瓷(玻璃+陶瓷)两相复合ltcc材料，通过调节陶瓷相与玻璃相两者的比例以及析出结晶相的性能可以实现材料的定向设计，工艺简单灵活，性能稳定，有很大的商业应用价值。
3、大多数商用ltcc材料体系为al2o3(氧化铝)与低损耗玻璃的合适组合。氧化铝因其低介电常数、低损耗、高导热性、低成本等优点而被认为是微电子工业的主力。铋基玻璃由于其高介电常数、高密度、高导热性、高极化率而得到了广泛的重视。微晶玻璃cao-sio2-b2o3(cbs)体系ltcc具有较低的烧结温度短和良好的微波性能，近年来也得到了广泛的研究。
技术实现思路
1、针对现有技术中对微晶玻璃cao-sio2-b2o3(cbs)体系的研究不足
2、为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：本专利技术提供一种bi基非晶玻璃、cbs微晶玻璃及氧化铝陶瓷复合低温共烧陶瓷材料，包括以下组分：bi基非晶玻璃质量分数为25％-40％、cbs微晶玻璃质量分数为5％-20％；氧化铝质量分数为55％。
3、具体而言，在一些实施例中本专利技术所述cbs微晶玻璃组分包括：35wt％-45wt％caco3，20wt％-30wt％h3bo3，25wt％-35wt％sio2。
4、优选地，所述cbs微晶玻璃中还包含部分微量掺杂物，选自p2o5、na2o、mgo、sro中的一种或多种。
5、具体而言，所述bi基非晶玻璃组分为：62％bi2o3、6％zno、6％al2o3、26％b2o3。
6、本专利技术另一目的在于提供一种玻璃/陶瓷复合低介低损耗ltcc材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
7、s1.制备bi基非晶玻璃粉：将bi2o3、zno、al2o3、b2o3混合粉体经1400-1500℃熔融得玻璃液，经冷却成型后磨碎成玻璃粉；
8、s2.制备cbs微晶玻璃粉：将caco3、h3bo3、sio2混合粉体经1400-1500℃熔融得玻璃液，经冷却成型后磨碎成玻璃粉；
9、s3.混合bi基非晶玻璃粉、cbs微晶玻璃粉及氧化铝经酒精球磨混合、烘干，得到高导热性、高抗弯bi基非晶玻璃、cbs微晶玻璃与氧化铝陶瓷复合低温共烧陶瓷材料。
10、具体而言，在一些实施例中本专利技术所述步骤s1.按照62％bi2o3、6％zno、6％al2o3、26％b2o3比例取样，放入行星球磨机内，使用尼龙球磨罐内置锆球，以无水乙醇作为球磨介质，进行充分混合，将混合浆料烘干后，然后将粉体放入铂金坩埚中：将内置粉体的坩埚放入高温炉中，在1400℃下保温4h，得到高温熔融玻璃液；将所得到的玻璃溶液倒入去离子水中进行冷却淬火，得到大小不均匀的玻璃块，将所得的玻璃块进行破碎处理得到玻璃粉，由此得到bi基非晶玻璃粉。
11、具体而言，在一些实施例中本专利技术步骤s2中，按照35wt％-45wt％caco3，20wt％-30wt％h3bo3，25wt％-35wt％sio2比例取样，放入行星球磨机内，使用尼龙球磨罐内置锆球，以无水乙醇作为球磨介质，进行充分混合，将混合浆料烘干后，然后将粉体放入铂金坩埚中：将内置粉体的坩埚放入高温炉中，在1400℃下保温4h，得到高温熔融玻璃液；将所得到的玻璃溶液倒入去离子水中进行冷却淬火，得到大小不均匀的玻璃块，将所得的玻璃块进行破碎处理得到玻璃粉，由此得到cbs微晶玻璃粉。
12、具体而言，在一些实施例中本专利技术所述步骤s3中，将所述步骤s2得到的bi基非晶玻璃、所述步骤s3得到的cbs微晶玻璃粉与氧化铝陶瓷粉按照比例bi基非晶玻璃质量分数为25％-40％、cbs微晶玻璃质量分数为5％-20％；氧化铝质量分数为55％配料，无水乙醇球磨时间为6h，转速280r/min，混合浆料烘干获得此bi基非晶玻璃、cbs微晶玻璃与氧化铝陶瓷复合低温共烧陶瓷材料。
13、本专利技术的另一目的是还提供了所述bi基非晶玻璃、cbs微晶玻璃及氧化铝陶瓷复合低温共烧陶瓷材料在制备微电子原件中的应用，bi2o3-zno-al2o3-b2o3非晶玻璃+cbs微晶玻璃/氧化铝陶瓷复合ltcc材料可在900℃以下烧结致密，介电常数为9.18-7.21，介电损耗为0.9×10-3-1.6×10-3(1mhz)。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
15、本专利技术提供了一种高导热性、高抗弯bi基非晶玻璃、cbs微晶玻璃与氧化铝陶瓷复合低温共烧陶瓷(ltcc)材料及其制备方法，通过将氧化铝(al2o3)作为陶瓷相，bi2o3-zno-al2o3-b2o3(bzab)与cao-b2o3-sio2(cbs)作为玻璃相，使制备得到的高导热性、高抗弯bi基非晶玻璃、cbs微晶玻璃及氧化铝陶瓷复合低温共烧陶瓷(ltcc)材料在用于制备微电子原件时，其烧制温度可以降低至900℃以下，同时介电常数为9.18-7.21，介电损耗为0.9×10-3-1.6×10-3(1mhz)其力学性能抗弯强度为300±41mpa，其导热系数为4.25w/m·k。
16、说明书附图
17、图1显示为本专利技术中ltcc材料的制备工艺流程示意图。
18、图2显示为本专利技术中所制备ltcc复合材料微观形貌图。
19、图3显示为本专利技术中所制备ltcc复合材料与ag共烧xrd图、eds元素线扫图。
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1.一种Bi基非晶玻璃、CBS微晶玻璃及氧化铝陶瓷复合低温共烧陶瓷材料，其特征在于，包括以下组分：Bi基非晶玻璃质量分数为25％-40％、CBS微晶玻璃质量分数为5％-20％；氧化铝质量分数为55％。
2.根据权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，所述CBS微晶玻璃组分包括：35wt％-45wt％CaCO3，20wt％-30wt％H3BO3，25wt％-35wt％SiO2。
3.根据权利要求2所述的陶瓷材料，其特征在于，所述CBS微晶玻璃中还包含部分微量掺杂物，选自P2O5、Na2O、MgO、SrO中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，所述Bi基非晶玻璃组分为：62％Bi2O3、6％ZnO、6％Al2O3、26％B2O3。
5.一种玻璃/陶瓷复合低介低损耗LTCC材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1.按照62％Bi2O3、6％ZnO、6％Al2O3、26％B2O3比例取样，放入行星球磨机内，使用尼龙球磨罐内置锆球，以无水乙醇
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，按照35wt％-45wt％CaCO3，20wt％-30wt％H3BO3，25wt％-35wt％SiO2比例取样，放入行星球磨机内，使用尼龙球磨罐内置锆球，以无水乙醇作为球磨介质，进行充分混合，将混合浆料烘干后，然后将粉体放入铂金坩埚中：将内置粉体的坩埚放入高温炉中，在1400℃下保温4h，得到高温熔融玻璃液；将所得到的玻璃溶液倒入去离子水中进行冷却淬火，得到大小不均匀的玻璃块，将所得的玻璃块进行破碎处理得到玻璃粉，由此得到CBS微晶玻璃粉。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，将所述步骤S2得到的Bi基非晶玻璃、所述步骤S3得到的CBS微晶玻璃粉与氧化铝陶瓷粉按照比例Bi基非晶玻璃质量分数为25％-40％、CBS微晶玻璃质量分数为5％-20％；氧化铝质量分数为55％配料，无水乙醇球磨时间为6h，转速280r/min，混合浆料烘干获得此Bi基非晶玻璃、CBS微晶玻璃与氧化铝陶瓷复合低温共烧陶瓷材料。
9.权利要求1-5任一项所述Bi基非晶玻璃、CBS微晶玻璃及氧化铝陶瓷复合低温共烧陶瓷材料在制备微电子原件中的应用，制备时所述陶瓷材料烧结温度在900℃以下。
...【技术特征摘要】
1.一种bi基非晶玻璃、cbs微晶玻璃及氧化铝陶瓷复合低温共烧陶瓷材料，其特征在于，包括以下组分：bi基非晶玻璃质量分数为25％-40％、cbs微晶玻璃质量分数为5％-20％；氧化铝质量分数为55％。
2.根据权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，所述cbs微晶玻璃组分包括：35wt％-45wt％caco3，20wt％-30wt％h3bo3，25wt％-35wt％sio2。
3.根据权利要求2所述的陶瓷材料，其特征在于，所述cbs微晶玻璃中还包含部分微量掺杂物，选自p2o5、na2o、mgo、sro中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，所述bi基非晶玻璃组分为：62％bi2o3、6％zno、6％al2o3、26％b2o3。
5.一种玻璃/陶瓷复合低介低损耗ltcc材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1.按照62％bi2o3、6％zno、6％al2o3、26％b2o3比例取样，放入行星球磨机内，使用尼龙球磨罐内置锆球，以无水乙醇作为球磨介质，进行充分混合，将混合浆料烘干后，然后将粉体放入铂金坩埚中：将内置粉体的坩埚放入高温炉中，在1400℃下保温4h，得到高温熔融玻璃液；将所得到的玻璃溶液倒入去离子水中进行冷却淬火，得...
【专利技术属性】
技术研发人员：章天金，黄玉杰，江娟，甘霖，王今朝，刘东洋，桑雨晴，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：
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