一种LTCC生瓷带浆料制备方法与流程

一种ltcc生瓷带浆料制备方法
技术领域
1.本发明属于ltcc功能材料技术领域，更具体的说涉及一种ltcc生瓷带浆料制备方法。


背景技术：

2.随着计算机通信信息技术基础研究的不断深入，通信技术取得飞速发展，现已成为促进全球经济发要力量。现今已经进入了高度依赖信息技术的时代，对当前的通信技术提出了关于满足超大数据量、极短数据延时的通讯需求。第五代(5g)移动通信作为当前最新的移动通信讯技术，因具有髙数据速率、低延尽、低成本等优势被广泛推进应用。
3.在第五代(5g)移动通信技术中，ltcc是最主要的器件之一。ltcc技术，就是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个无源元件埋入其中，然后叠压在一起，在900℃左右烧结，制成三维电路网络的无源集成组件，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装有源器件，制成无源/有源集成的功能模块。
4.ltcc生瓷带浆料是制备ltcc生瓷带的直接原料，ltcc生瓷带浆料的质量直接决定ltcc生瓷带的性能。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种ltcc生瓷带浆料制备方法，通过本方法获得的ltcc生瓷带浆料粘度好；通过本ltcc生瓷带浆料制备ltcc生瓷带共烧温度低，介电常数高，信号衰减小，满足第五代(5g)移动通信技术中对ltcc的高要求。
6.本发明技术方案一种ltcc生瓷带浆料制备方法，包括以下步骤：
7.s1、向球磨罐中加入有机溶剂、分散剂和玻璃陶瓷混合粉料，机溶剂用量应淹没玻璃陶瓷混合粉料；所述玻璃陶瓷混合粉料为k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃与al2o3的经过低温烧结而成，其中k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃含量在45wt％
‑‑
60wt％，剩余为al2o3；在k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃中：k2o含量为2.8wt％
‑‑
3.5wt％，b和si的摩尔质量比为2/3；
8.s2、将球磨罐置于卧式辊磨机上，以60r/min转速旋辗120
‑‑
150min，使得玻璃陶瓷混合粉料完全分散在有机溶剂中；
9.s3、向球磨罐中加入表面活性剂和触变剂，再以60r/min转速旋辗400
‑‑
500min，使得表面活性剂和触变剂与有机溶剂中的玻璃陶瓷混合粉料均匀混合；
10.s4、向球磨罐中加入粘结剂和增塑剂，再以60r/min转速旋辗5
‑‑
7h，使得粘结剂和增塑剂与玻璃陶瓷混合粉料均匀混合，玻璃陶瓷混合粉料颗粒之间相互粘结，得到混合均匀的浆料；
11.s5、倒出浆料，在1个真空腔体内以635mm汞柱的真空度脱泡10
‑‑
20min，获得ltcc生瓷带浆料。
12.优选地，所述玻璃陶瓷混合粉料粒度d50控制在1
‑‑
2.5um。
13.优选地，所述球磨罐中填充有研磨介质al2o3陶瓷磨柱，所述al2o3陶瓷磨柱占据球磨罐内容量的1/3。
14.优选地，所述有机溶剂包括松油醇与甲醇、乙醇、丙酮、柠檬酸三丁酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或至少任意两种的混合物。
15.优选地，所述分散剂为高级脂肪醇与硬脂酰胺、乙烯基双硬脂酰胺或硬脂酸单甘油酯中的一种或至少两种的混合物；所述表面活性剂为甲苯、山犁糖醇酐三油酸酯和磷酸三乙酯按照1:1:1的混合液；所述触变剂为聚酰胺或蓖麻油，所述增塑剂为乙二醇，所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛树脂。
16.优选地，制备ltcc生瓷带浆料原料中，按体积百分比包括玻璃陶瓷混合粉料42％
‑‑
50％，分散剂1％
‑‑
2％，触变剂1％
‑‑
2％，表面活性剂1％
‑‑
2％，粘结剂1％
‑‑
5％，增塑剂1％
‑‑
2％，剩余为有机溶剂。
17.本发明技术方案的一种ltcc生瓷带浆料制备方法的有益效果是：
18.1、玻璃陶瓷混合粉料中k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃含量控制在45wt％
‑‑
60wt％，本含量范围内的k2o
‑
b2o3‑
si2o3与al2o3具有较好的匹配性，能够有效的降低玻璃陶瓷共烧温度。获得的ltcc生瓷带能够与电阻率较低的金银铜等导电金属结合制成ltcc基板，降低布线线宽，不易被氧化，具有较高的介电常数高，信号衰减小，能够满足也越来越高要求的第五代(5g)移动通信技术。
19.2、分散剂的使用，能够实现润湿粉料颗粒并将它们分开，使之不团聚成块，并保持均匀悬浮的状态，使得al2o3陶瓷颗粒均匀分布在k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃网格中，形成致密结构，最终获得韧度较高的ltcc生瓷带。
具体实施方式
20.为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合具体实施例对本发明技术方案做进一步的说明。
21.本发明技术方案一种ltcc生瓷带浆料制备方法，在制备ltcc生瓷带浆料原料中，按体积百分比包括玻璃陶瓷混合粉料42％
‑‑
50％，分散剂1％
‑‑
2％，触变剂1％
‑‑
2％，表面活性剂1％
‑‑
2％，粘结剂1％
‑‑
5％，增塑剂1％
‑‑
2％，剩余为有机溶剂。
22.本发明技术方案ltcc生瓷带浆料制备方法，包括以下步骤：
23.第一步、向球磨罐中加入有机溶剂、分散剂和玻璃陶瓷混合粉料，机溶剂用量应淹没玻璃陶瓷混合粉料。所述玻璃陶瓷混合粉料为k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃与al2o3的经过低温烧结而成，其中k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃含量在45wt％
‑‑
60wt％，剩余为al2o3。在k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃中：k2o含量为2.8wt％
‑‑
3.5wt％，b和si的摩尔质量比为2/3。玻璃陶瓷混合粉料粒度d50控制在1
‑‑
2.5um。所述球磨罐中填充有研磨介质al2o3陶瓷磨柱，所述al2o3陶瓷磨柱占据球磨罐内容量的1/3。
24.k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃与al2o3复合后能够获得性能优异的玻璃陶瓷，烧结温度低于950℃。通过本ltcc生瓷带浆料制备的ltcc生瓷带，烧结温度低，与金银铜等低电阻率金属匹配度好，能够有效的降低金属布线线宽，采用金银铜等作为导体，电阻率低，有效降低了信号衰减。在ltcc生瓷带制备烧结时，不需要惰性气体保护，工艺简单。
25.在玻璃陶瓷混合粉料中，k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃含量控制在45wt％
‑‑
60wt％，且k2o
‑
b2o3‑
si2o3中，k2o
‑
b2o3‑
si2o3含量为2.8wt％
‑‑
3.5wt％，b和si的摩尔质量比为2/3，k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃降烧温度效果最好，能够有效的降低烧结温度，能够将烧结温度控制在850
‑‑
860℃。
26.在k2o
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b2o3‑
si2o3玻璃与al2o3复合烧结中，al2o3是作为陶瓷原料，同时也是烧结助剂，在烧结中，k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃与al2o3陶瓷之间发生了液相烧结，烧结过程中生产的液相会填充到晶粒间隙，有利于提高ltcc生瓷带致密度。在k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃含量控制在45wt％
‑‑
60wt％范围内，ltcc生瓷带致密度最好。
27.上述技术方案中，机溶剂包括松油醇与甲醇、乙醇、丙酮、柠檬酸三丁酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或至少任意两种的混合物。有机溶剂用于溶解和分散玻璃陶瓷混合粉料，使得玻璃陶瓷混合粉料在机溶剂中均匀分布，然后在分散剂的作用下，使得玻璃陶瓷混合粉料保持悬浮且不团聚状态，利于制备韧性和均匀度均好的ltcc生瓷带。本技术方案中，选着低熔点的有机溶剂，在高温状态下快速的彻底的分解。有机溶剂采用松油醇作为主要成分，较为粘稠，不易挥发，能够确保在制备的ltcc生瓷带浆料保存时间较长，为ltcc生瓷带制备提供足够的工艺时间和操作时间。
28.上述技术方案中，分散剂为高级脂肪醇与硬脂酰胺、乙烯基双硬脂酰胺或硬脂酸单甘油酯中的一种或至少两种的混合物。分散剂的作用是润湿粉料颗粒并将它们分开，使之不团聚成块，并保持均匀悬浮的状态。
29.第二步、将球磨罐置于卧式辊磨机上，以60r/min转速旋辗120
‑‑
150min，使得玻璃陶瓷混合粉料完全分散在有机溶剂中。提高通过本ltcc生瓷带浆料制备的ltcc生瓷带的结构致密性和表面平整性以及厚度均匀性。
30.第三步、向球磨罐中加入表面活性剂和触变剂，再以60r/min转速旋辗400
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500min，使得表面活性剂和触变剂与有机溶剂中的玻璃陶瓷混合粉料均匀混合。表面活性剂为甲苯、山犁糖醇酐三油酸酯和磷酸三乙酯按照1:1:1的混合液。所述触变剂为聚酰胺或蓖麻油。添加表面活性剂使得玻璃陶瓷混合粉料与有机溶剂之间能够充分润湿。触变剂的加入能够有效的防止制备的ltcc生瓷带浆料出现聚沉问题，延长ltcc生瓷带浆料存放时间。
31.第四步、向球磨罐中加入粘结剂和增塑剂，再以60r/min转速旋辗5
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7h，使得粘结剂和增塑剂与玻璃陶瓷混合粉料均匀混合，玻璃陶瓷混合粉料颗粒之间相互粘结，得到混合均匀的浆料。增塑剂为乙二醇，所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛树脂。增塑剂的使用，可以有效的对玻璃陶瓷混合粉料颗粒间粘结剂聚合物链的聚乙烯醇缩丁醛树脂进行软化，改善生瓷带具有韧度，使得制备的ltcc生瓷带能够被弯曲而不产生裂纹，或者不会断裂。
32.第五步、倒出浆料，在1个真空腔体内以635mm汞柱的真空度脱泡10
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20min，获得ltcc生瓷带浆料。脱除气泡，提高通过本ltcc生瓷带浆料制备的ltcc生瓷带的结构致密性和表面平整性以及厚度均匀性。
33.根据上面的ltcc生瓷带浆料原料配比和玻璃陶瓷混合粉料中k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃与al2o3含量占比，分别提出下面几个具体实施例，以验证本发明技术方案中制备的ltcc生瓷带浆料的性能。
34.在制备ltcc生瓷带浆料的原料中，各组分占比如下表1所示：
35.表1：
[0036] 实施例一实施例二实施例三实施例四实施例五玻璃陶瓷混合粉料4243454850分散剂11.51.51.52触变剂11.51.51.52表面活性剂11.51.51.52粘结剂13335增塑剂11.51.51.52有机溶剂5348464337
[0037]
在上述实施例一至实施例五的5个实施例中，每一个实施例中，按照玻璃陶瓷混合粉料中k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃与al2o3含量占比又各包括有五组实验。k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃与al2o3含量占比如下表2所示：
[0038]
表2：
[0039]
第一组第二组第三组第四组第五组k2o
‑
b2o3‑
si2o3玻璃4550555860al2o35550454240
[0040]
按照上述ltcc生瓷带浆料制备方法中的步骤，分别将上述实施例一至实施例五的五个实施例中的各五组不同的玻璃陶瓷混合粉料进行25次实验，然后分别测量制备的ltcc生瓷带浆料的黏度，已经将制备的各组浆料经过流延吉成型后烘干得到生瓷带，然后将生瓷带经过裁切、打孔、通孔填充、导带印刷、层压、共烧、测试等。
[0041]
经过实验和测试，获得以下表3所示的数据：
[0042]
表3：
[0043][0044]
由上表可知，实施例三和实施例四中的第三组和第四组制备的ltcc生瓷带浆料性能更优。
[0045]
本发明技术方案在上面结合实施例对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。