(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011119690.4
(22)申请日 2020.10.19
地址 201108 上海市闵行区中春路1288号6
幢302、402室
申请人 中国电子科技集团公司第九研究所
(72)发明人 兰开东 李自豪 王升 彭梓
(74)专利代理机构 上海光华专利事务所(普通
合伙) 31219
代理人 余明伟
(51)Int.Cl.
C04B 35/18(2006.01)
C04B 35/622(2006.01)
C04B 35/626(2006.01)
C04B 35/64(2006.01)
C03B 5/16(2006.01)C03C 3/066(2006.01)C03C 12/00(2006.01)
(54)发明名称
LTCC材料、
本发明提供一种LTCC材料、基板及制备方
法，以LTCC材料的质量百分比计包括47％～52％ 分，以无机材料成分的质量百分比计包括50％～
90％的LMZS陶瓷、0％～40％的ZMT陶瓷、8％～
15％的烧结助剂及0％～1％的改性剂。本发明
LTCC材料具有较佳的流延成型效果，可在890℃，
4小时烧结致密，可与LTCF材料具有良好的匹配
共烧特性，且在与LTCF材料共烧后不被染，本
发明既能发挥LTCC材料的介电性能，又能发挥
LTCF材料的磁学性能，可为电路模块的集成小型
化提供更多选择。权利要求书2页 说明书9页 附图1页CN 112225547 A 2021.01.15
C N 112225547
A
1.一种LTCC材料，其特征在于：以所述LTCC材料的质量百分比计包括47％～52％的无机材料成分，以及48％～53％的有机材料成分，其中，以所述无机材料成分的质量百分比计包括50％～90％的Li2Mg0.3Zn0.7SiO4陶瓷、0％～40％的Zn0.8Mg0.2TiO3陶瓷、8％～15％的烧结助剂及0％～1％的改性剂，所述烧结助剂包括CaO-B2O3-ZnO-SiO2玻璃及ZnO-B2O3-SiO2玻璃中的一种或组合，所述改性剂包括Co2O3、Fe2O3、Mn2O3及Cu2O中的一种或组合。
2.根据权利要求1所述的LTCC材料，其特征在于：以所述CaO-B2O3-ZnO-SiO2玻璃的质量百分比计包括18％～21％的CaO、30％～34％的B2O3、18％～22％的ZnO及27％～32％的SiO2；以所述ZnO-B2O3-SiO2玻璃的质量百分比计包括47％～54％的ZnO、37％～41％的B2O3、8％-12％的SiO2及1％～3％的Na2O。
3.根据权利要求1所述的LTCC材料，其特征在于：所述有机材料成分包括醇-酮混合溶剂。
4.根据权利要求1所述的LTCC材料，其特征在于：所述LTCC材料在
5.1GHz的条件下，介电常数包括
6.3～9.5，介质损耗包括4.0×10-4～1.4×10-3。
5.一种LTCC材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将Li2CO3、MgO、ZnO、SiO2按照摩尔比配制，进行混料、烧结、砂磨、烘干、过筛，制备Li2Mg0.3Zn0.7SiO4陶瓷；
将MgO、ZnO、TiO2按照摩尔比配制，进行混料、烧结、砂磨、烘干、过筛，制备Zn0.8Mg0.2TiO3陶瓷粉；
将CaO、B2O3、ZnO、SiO2按照摩尔比配制，进行混料、熔制、砂磨、烘干、过筛，制备烧结助剂，所述烧结助剂包括CaO-B2O3-ZnO-SiO2玻璃及ZnO-B2O3-SiO2玻璃中的一种或组合；
提供Co2O3、Fe2O3、Mn2O3及Cu2O中的一种或组合，以作为改性剂；
以质量百分比计将50％～90％的所述Li2Mg0.3Zn0.7SiO4陶瓷、0％～40％的所述Zn0.8Mg0.2TiO3陶瓷、8％～15％的所述烧结助剂及0％～1％的所述改性剂加入球磨罐，以提供所述LTCC材料的无机材料成分，且所述无机材料成分以所述LTCC材料的质量百分比计为47％～52％；
提供有机材料成分，并加入所述球磨罐，进行球磨，且所述有机材料成分以所述LTCC材料的质量百分比计为48％～53％；
进行真空脱泡及流延成型，以制备LTCC材料。
6.根据权利要求5所述的LTCC材料的制备方法，其特征在于：制备所述Li2Mg0.3Zn0.7SiO4陶瓷时，烧结温度包括900℃～950℃，烧结时间包括3h～5h，粒度D50包括1.5μm～1.8μm，烘干温度包括120℃～160℃，且采用400目筛网过筛；制备所述Zn0.8Mg0.2TiO3陶瓷时，烧结温度包括900℃～950℃，烧结时间包括3h～5h，粒度D50包括1.5μm～1.8μm，烘干温度包括120℃～160℃，且采用400目筛网过筛。
7.根据权利要求5所述的LTCC材料的制备方法，其特征在于：以所述CaO-B2O3-ZnO-SiO2玻璃的质量百分比计包括18％～21％的CaO、30％～34％的B2O3、18％～22％的ZnO及27％～32％的SiO2；制备所述CaO-B2O3-ZnO-SiO2玻璃时的熔制温度包括1350℃～1450℃，时间包括1h～3h，粒度D50包括2.0μm～2.2μm，烘干温度包括80℃～120℃，且采用400目筛网过筛；以所述ZnO-B2O3-SiO2玻璃的质量百分比计包括47％～54％的ZnO、37％～41％的B2O3、8％-12％的SiO2及1％～3％的Na2O，制备所述ZnO-B2O3-SiO2玻璃时的熔制温度包括1200℃～
1300℃，时间包括1h～3h，粒度D50包括2.0μm～2.2μm，烘干温度包括80℃～120℃，且采用400目筛网过筛。
8.根据权利要求5所述的LTCC材料的制备方法，其特征在于：所述有机材料成分包括溶剂、分散剂、
增塑剂及粘结剂，加入所述有机材料成分进行球磨时，包括先加入所述溶剂及分散剂，球磨混合2h～4h，待混合均匀后，再加入所述增塑剂及粘结剂，球磨混合2h～4h；所述溶剂包括醇-酮混合溶剂。
9.一种LTCC基板，其特征在于：所述LTCC基板包括权利要求1～4中任一所述LTCC材料。
10.一种LTCC基板的制备方法，其特征在于：包括采用权利要求5～8中任一所述方法制备LTCC材料，并将所述LTCC材料进行叠置制备成素坯，且在890℃烧结4h，以制备LTCC基板。
11.一种LTCC-LTCF基板，其特征在于：所述LTCC-LTCF基板包括权利要求1～5中任一所述LTCC材料。
12.一种LTCC-LTCF基板的制备方法，其特征在于：包括采用权利要求5～8中任一所述方法制备LTCC材料，并将所述LTCC材料与LTCF材料进行叠置制备成素坯，且在890℃烧结4h，以制备LTCC-LTCF基板。
LTCC材料、基板及制备方法
技术领域
[0001]本发明属于电子陶瓷材料及其制造领域，具体涉及一种LTCC材料、基板及制备方法。
背景技术
[0002]LTCF(Low Temperature Co-fired Ferrite)材料是指低温共烧铁氧体材料，利用铁氧体的磁学性能，可实现电感、变压器等元件的集成设计；而LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)材料是指低温共烧陶瓷材料，利用微波介质陶瓷的介电性能，可制备成LTCC元件、LTCC功能器件、LTCC封装基板和LTCC模块基板等元器件。
[0003]LTCC技术和LTCF技术都具有自身的优势，但是它们各自的缺陷也是较为明显的，如常规的LTCC技术由于材料特性的限制，难以集成大电感、变压器等元器件，采用表贴等形式安装分立电感、变压器固然可以实现电路功能，但无法达到集成小型化的目的；同样，LTCF技术由于材料特性的限制，在实现电容及各种微波电路结构等集成设计上也存在很大的问题。
[0004]目前，LTCC与LTCF的相结合成为研究的热点，但如何提供一种可与LTCF材料具有良好匹配性的LTCC材料，成为本领域亟待解决的问题。
[0005]因此，提供一种LTCC材料、基板及制备方法，实属必要。
发明内容
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可与LTCF材料具有良好匹配性的LT
CC材料、基板及制备方法，用于解决现有技术中LTCC材料难以达到集成小型化以及LTCF材料难以实现集成设计的问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种LTCC材料，以所述LTCC材料的质量百分比计包括47％～52％的无机材料成分，以及48％～53％的有机材料成分，其中，以所述无机材料成分的质量百分比计包括50％～90％的Li2Mg0.3Zn0.7SiO4陶瓷、0％～40％的Zn0.8Mg0.2TiO3陶瓷、8％～15％的烧结助剂及0％～1％的改性剂，所述烧结助剂包括CaO-B2O3-ZnO-SiO2玻璃及ZnO-B2O3-SiO2玻璃中的一种或组合，所述改性剂包括Co2O3、Fe2O3、Mn2O3及Cu2O中的一种或组合。
[0008]可选地，以所述CaO-B2O3-ZnO-SiO2玻璃的质量百分比计包括18％～21％的CaO、30％～34％的B2O3、18％～22％的ZnO及27％～32％的SiO2；以所述ZnO-B2O3-SiO2玻璃的质量百分比计包括47％～54％的ZnO、37％～41％的B2O3、8％-12％的SiO2及1％～3％的Na2O。[0009]可选地，所述有机材料成分包括醇-酮混合溶剂。
[0010]可选地，所述LTCC材料在5.1GHz的条件下，介电常数包括6.3～9.5，介质损耗包括4.0×10-4～1.4×10-3。
[0011]本发明还提供一种LTCC材料的制备方法，包括以下步骤：
[0012]将Li2CO3、MgO、ZnO、SiO2按照摩尔比配制，进行混料、烧结、砂磨、烘干、过筛，制备
Li2Mg0.3Zn0.7SiO4陶瓷；
[0013]将MgO、ZnO、TiO2按照摩尔比配制，进行混料、烧结、砂磨、烘干、过筛，制备Zn0.8Mg0.2TiO3陶瓷粉；
[0014]将CaO、B2O3、ZnO、SiO2按照摩尔比配制，进行混料、熔制、砂磨、烘干、过筛，制备烧结助剂，所述烧结助剂包括CaO-B2O3-ZnO-SiO2玻璃及ZnO-B2O3-SiO2玻璃中的一种或组合；[0015]提供Co2O3、Fe2O3、Mn2O3及Cu2O中的一种或组合，以作为改性剂；
[0016]以质量百分比计将50％～90％的所述Li2Mg0.3Zn0.7SiO4陶瓷、0％～40％的所述Zn0.8Mg0.2TiO3陶瓷、8％～15％的所述烧结助剂及0％～1％的所述改性剂加入球磨罐，以提供所述LTCC材料的无机材料成分，且所述无机材料成分以所述LTCC材料的质量百分比计为47％～52％；
[0017]提供有机材料成分，并加入所述球磨罐，进行球磨，且所述有机材料成分以所述LTCC材料的质量百分比计为48％～53％；
[0018]进行真空脱泡及流延成型，以制备LTCC材料。
[0019]可选地，制备所述Li2Mg0.3Zn0.7SiO4陶瓷时，烧结温度包括900℃～950℃，烧结时间包括3h～5h，粒度D50包括1.5μm～1.8μm，烘干温度包括120℃～160℃，且采用400目筛网过筛；制备所述
Zn0.8Mg0.2TiO3陶瓷时，烧结温度包括900℃～950℃，烧结时间包括3h～5h，粒度D50包括1.5μm～1.8μm，烘干温度包括120℃～160℃，且采用400目筛网过筛。
[0020]可选地，以所述CaO-B2O3-ZnO-SiO2玻璃的质量百分比计包括18％～21％的CaO、30％～34％的B2O3、18％～22％的ZnO及27％～32％的SiO2；制备所述CaO-B2O3-ZnO-SiO2玻璃时的熔制温度包括1350℃～1450℃，时间包括1h～3h，粒度D50包括2.0μm～2.2μm，烘干温度包括80℃～120℃，且采用400目筛网过筛；以所述ZnO-B2O3-SiO2玻璃的质量百分比计包括47％～54％的ZnO、37％～41％的B2O3、8％-12％的SiO2及1％～3％的Na2O，制备所述ZnO-B2O3-SiO2玻璃时的熔制温度包括1200℃～1300℃，时间包括1h～3h，粒度D50包括2.0μm～2.2μm，烘干温度包括80℃～120℃，且采用400目筛网过筛。
[0021]可选地，所述有机材料成分包括溶剂、分散剂、增塑剂及粘结剂，加入所述有机材料成分进行球磨时，包括先加入所述溶剂及分散剂，球磨混合2h～4h，待混合均匀后，再加入所述增塑剂及粘结剂，球磨混合2h～4h；所述溶剂包括醇-酮混合溶剂。
[0022]本发明还提供一种LTCC基板，所述LTCC基板包括上述任一LTCC材料。
[0023]本发明还提供一种LTCC基板的制备方法，包括采用上述任一方法制备LTCC材料，并将所述LTCC材料进行叠置制备成素坯，且在890℃烧结4h，以制备LTCC基板。
[0024]本发明还提供一种LTCC-LTCF基板，所述LTCC-LTCF基板包括上述任一LTCC材料。[0025]本发明还提供一种LTCC-LTCF基板的制备方法，包括采用上述任一方法制备LTCC 材料，并将所述LTCC材料与LTCF材料进行叠置制备成素坯，且在890℃烧结4h，以制备LTCC-LTCF基板。
[0026]如上所述，本发明的LTCC材料、基板及制备方法，LTCC材料介电常数可调范围包括6.3～9.5，介质损耗包括4.0×10-4～1.4×10-3，可以在890℃，4小时烧结致密，因此LTCC材料与LTCF材料具有良好的匹配共烧特性；进一步的，LTCC材料中的醇-酮混合溶剂可使LTCC 材料具有较佳的流延成型效果；进一步的，LTCC材料中的改性剂还可使LTCC材料在与LTCF 材料共烧后不被染；从而基于本发明的LTCC材料所制备的LTCC-LTCF基板既能充分发挥
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