环保型LTCC陶瓷浆料及基板制备方法与流程

环保型ltcc陶瓷浆料及基板制备方法
技术领域
1.本发明属于电子陶瓷技术领域，特别涉及一种环保型ltcc流延生带及基板制备方法。


背景技术：

2.随着通信技术的发展，ltcc在通信领域也应用得越来越广，其优异的电子、机械、热力特性已成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式。目前，流延成型时ltcc最常用的陶瓷生胚成型方式，流延浆料是流延成型最关键的工艺，流延浆料不但影响流延效果，还会影响陶瓷材料的烧结效果和ltcc基板的强度、表面粗糙度、密度和孔隙率等性能指标。然而传统的ltcc流延浆料采用了苯-酮类溶剂和dop等环保性差的材料，产生了人类身体健康和生态环保等一系列环保问题。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的就是为了解决现有技术中存在的缺点，而提供一种环保型ltcc陶瓷浆料及基板制备方法。
4.一种环保型ltcc陶瓷浆料，所述陶瓷浆料的原料包括：al2o
3-硼硅玻璃体系陶瓷粉体、醇-酯类型溶剂、高分子型分散剂、合成植物酯型增塑剂和粘合剂；
5.将所述原料通过砂磨分散后得到所述陶瓷浆料。
6.优选地，所述醇-酯类型溶剂包括：乙醇、丁醇、正丁醇、异丁醇、乙酸乙酯、乙酸正丙酯中一种或至少两种的组合；
7.所述高分子型分散剂包括：丙烯酸酯、聚氨酯或聚酯型高分子分散剂中一种或至少两种的组合；
8.所述粘合剂包括：聚乙烯醇缩丁醛，其分子量为7000-9000。
9.优选地，所述al2o
3-硼硅玻璃体系陶瓷粉体是：d50在2.0
±
0.2um，d90在6
±
0.3um，介电常数为4.5，介电损耗＜3
×
10-3
。
10.一种使用如上任一所述的环保型ltcc陶瓷浆料的基板制备方法，包括如下步骤：
11.制备浆料：使用醇-酯类型溶剂、高分子型分散剂、合成植物酯型增塑剂、粘合剂和al2o
3-硼硅玻璃体系陶瓷粉体，通过砂磨后制备得到陶瓷浆料；
12.制备生带：将陶瓷浆料进行真空除泡，待浆料气泡排出后，进行流延操作，用泵抽浆料进入到供料槽内后，将浆料涂抹均匀到pet膜载带上，制备流延生带；
13.制备基片：将生带进行叠层和温水等静压后制备出基片生胚，生胚经过排胶后，再经过多段式快速升温法烧结，制备出ltcc基片。
14.优选地，在制备浆料之前还包括制备粘合剂步骤：
15.将聚乙烯醇缩丁醛与溶剂放进密封罐，在超声机内进行水浴加速溶解，水温控制在50-60℃，溶解时间在1-2h后，制备出液态的粘合剂；
16.所述溶剂包括：乙酸乙酯或乙酸正丙酯。
17.优选地，在制备生带步骤中，将陶瓷浆料进行真空除泡15-30min，流延生带的厚度精度控制在
±
0.5um。
18.优选地，在制备基片步骤中，等静压的压力为100-150mpa，生胚的排胶时间为：30-48h，升温烧结法中最高烧结温度为：850-870℃，ltcc基片的厚度为50-200um。
19.本发明的有益效果是：
20.本发明提供的环保型ltcc陶瓷浆料及基片制备方法通过使用环保型醇-酯类型溶剂、合成植物酯类型增塑剂和亲水性高分子型分散剂，制备出环保型并且具有高分散性和高稳定性的流延浆料，在优化流延、叠层及烧结工艺制备具有低介电低损耗结晶致密的高强度ltcc基板，基板厚度最薄可达到50um，粗糙度＜0.3um。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
22.图1是本发明实施例中制备生带步骤中lip式流延机流延头的示意图；
23.图2是本发明实施例中制备生带步骤中叠层ltcc基片生胚示意图；
24.图3是本发明实施例中制备基片步骤中ltcc排胶、烧结曲线的示意图；
25.图4是本发明实施例制备的ltcc基片的实例图；
26.图5是本发明实施例制备的ltcc基片的sem图。
具体实施方式
27.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
28.本发明提供一种环保型ltcc陶瓷浆料，所述陶瓷浆料的原料包括：al2o
3-硼硅玻璃体系陶瓷粉体、醇-酯类型溶剂，高分子型分散剂、合成植物酯型增塑剂和粘合剂；并且将所述原料通过砂磨分散后得到所述陶瓷浆料。
29.其中，所述醇-酯类型溶剂包括：乙醇、丁醇、正丁醇、异丁醇、乙酸乙酯、乙酸正丙酯中一种或至少两种的组合；所述高分子型分散剂包括：丙烯酸酯、聚氨酯或聚酯型高分子分散剂中一种或至少两种的组合；所述粘合剂包括：聚乙烯醇缩丁醛，其分子量为7000-9000。
30.而且，所述al2o
3-硼硅玻璃体系陶瓷粉体是：d50在2.0
±
0.2um，d90在6
±
0.3um，介电常数为4.5，介电损耗＜3
×
10-3
。
31.需要说明的是，所述陶瓷浆料使用了乙醇、丁醇、正丁醇、异丁醇、乙酸乙酯、乙酸正丙酯等环保型醇-酯类型溶剂，具有无毒性、优异的相容性、易挥发、低蒸发潜热、低表面张力等特点；此外，使用了丙烯酸酯、聚氨酯或聚酯类等的环保型高分子分散剂，具有较强的亲水性和容易润湿团聚的粉体等特点，可有效提高浆料的分散性和稳定性；而且所述合
成植物酯型增塑剂是环氧大豆油等合成植物酯型增塑剂，该类型增塑剂具有无毒、无味、相溶性好、挥发性低、迁移性小等特点。综上，所述陶瓷浆料为环保型陶瓷浆料，不仅分散性及稳定性好的流延浆料，同时还降低了对人体和环境的危害。
32.本发明还提供一种使用上述陶瓷浆料的基板制备方法，具体包括如下步骤：
33.制备粘合剂：将聚乙烯醇缩丁醛与溶剂放进密封罐，在超声机内进行水浴加速溶解，水温控制在50-60℃，溶解时间在1-2h后，制备出液态的粘合剂；所述溶剂包括：乙酸乙酯或乙酸正丙酯；
34.制备浆料：使用醇-酯类型溶剂、高分子型分散剂、合成植物酯型增塑剂、粘合剂和al2o
3-硼硅玻璃体系陶瓷粉体，通过砂磨后制备得到陶瓷浆料；
35.制备生带：将陶瓷浆料进行真空除泡，待浆料气泡排出后，如图1所示，通过lip式流延机进行流延操作，用机械泵抽浆料进入到供料槽内后，通过浆料的剪切力的作用，将浆料涂抹均匀到pet膜载带上，制备流延生带，如图2所示，该生带具有较强的韧性、表面光滑、透光均匀；
36.制备基片：将生带进行叠层和温水等静压后制备出基片生胚，生胚经过排胶后，如图3所示，再经过多段式快速升温法烧结，制备出ltcc基片。如图4和图5所示，所述ltcc基片具有低介电、低损耗、结晶致密、高强度的特点。
37.对图1进行说明，滚轴3带动pet膜载带4运动，流延浆料生带1平铺在pet膜载带4上，并最后通过lip流延头2对流延浆料生带1的厚度进行控制。
38.对图2进行说明，将两层生带5进行堆叠，然后分别撕去上下两面的pet膜6，就可以得到ltcc基片生胚7，供制备基片步骤备用。
39.其中，在制备生带步骤中，将陶瓷浆料进行真空除泡15-30min，流延生带的厚度精度控制在
±
0.5um。
40.在制备基片步骤中，等静压的压力为100-150mpa，生胚的排胶时间为：30-48h，升温烧结法中最高烧结温度为：850-870℃，ltcc基片的厚度为50-200um。
41.实际上，对制备的ltcc基片进行实例测试如下表所示：
[0042] 实施例1实施例2实施例3表面粗糙度0.254um0.211um0.198um抗弯强度274mpa284mpa283mpa密度2.85g/cm32.83g/cm32.82g/cm3孔隙率0.1％0.2％0.18％
[0043]
显然，本发明通过使用环保型醇-酯类型溶剂、合成植物酯类型增塑剂和亲水性高分子型分散剂，制备出环保型并且具有高分散性和高稳定性的流延浆料，在优化流延、叠层及烧结工艺制备具有低介电低损耗结晶致密的高强度ltcc基板，基板厚度最薄可达到50um，粗糙度＜0.3um。
[0044]
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。