[发明专利]一种无铅硼硅玻璃基陶瓷复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种无铅硼硅玻璃基陶瓷复合材料及其制备方法。其中，无铅硼硅玻璃基陶瓷复合材料包括40～60wt.％的作为基体的SiO₂‑B₂O₃‑AlF₃‑SrO玻璃和40～60wt.％的陶瓷。本发明通过将粒径合适的陶瓷粉与玻璃粉混合均匀、造粒、压片、烧结得到玻璃基陶瓷复合材料。本发明制备的玻璃基陶瓷复合材料具有优异的微波介电性能、高的抗弯强度、低的热膨胀系数、较高的导热系数以及与银电极良好的匹配性等特点，在低温共烧陶瓷(LTCC)封装领域具有应用前景。

技术领域

本发明涉及片式和集成无源元件技术领域，尤其涉及一种无铅硼硅玻璃基陶瓷复合材料及其制备方法。

背景技术

随着2nm制程硅基芯片研发成功，目前芯片的集成密度已经逼近极限，通过封装技术提升微电子组件集成度是未来的趋势。LTCC封装基板由多层印刷有电路的陶瓷层一体化低温(≤900℃)共烧形成，可以实现有源、无源元件三维立体封装，在高密度、高可靠性微电子封装领域具有广阔的应用前景。在实际应用中，LTCC封装基板需要具有优异的微波介电性能、高的机械强度、良好的导热性能、高的电阻率、较低的热膨胀系数并且与银电极兼容等特点，以保证封装基板在电子整机中具有高的品质和可靠性。陶瓷常常具有上述优异性能的一种或者几种，如熔融石英具有低的介电常数和热膨胀系数但是导热性能较差，AlN具有较高的导热系数但是介电常数偏高。玻璃/陶瓷复合材料是一种常见的LTCC基板材料，在实际应用中，可以通过改变陶瓷的类型和含量来调节基板性能。单一的陶瓷种类难以保证基板各方面性能无明显短板，使用几种陶瓷互补制备性能无明显短板的封装基板意义重大。

SiO₂-B₂O₃-PbO玻璃基Al₂O₃陶瓷材料是一种常见的玻璃基陶瓷复合基板材料。现有的陶瓷促烧剂硼硅酸铅玻璃种含铅，铅对环境和人类健康十分不友好，玻璃无铅化十分有必要。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种无铅硼硅玻璃基陶瓷复合材料及其制备方法，使用多种陶瓷互补的策略弥补单一陶瓷存在的短板，进而得到性能优异的的LTCC封装基板。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明第一方面提供一种无铅硼硅玻璃基陶瓷复合材料，包括40～60wt.％的作为基体的SiO₂-B₂O₃-AlF₃-SrO玻璃和40～60wt.％的陶瓷。

作为优选地实施方式，所述SiO₂-B₂O₃-AlF₃-SrO玻璃由55wt.％的SiO₂、17wt.％的B₂O₃、12wt.％的AlF₃、15wt.％的SrO和1wt.％的K₂CO₃组成；

优选地，所述SiO₂-B₂O₃-AlF₃-SrO玻璃的玻璃软化点为650℃。

在某些具体的实施方式中，基于无铅硼硅玻璃基陶瓷复合材料的总质量：

作为基体的SiO₂-B₂O₃-AlF₃-SrO玻璃的质量分数为40wt.％、45wt.％、50wt.％、55wt.％、60wt.％或它们之间的任意质量分数；

所述陶瓷的质量分数为40wt.％、45wt.％、50wt.％、55wt.％、60wt.％、或它们之间的任意质量分数。