硼铝硅酸盐矿物材料、低温共烧陶瓷复合材料、低温共烧陶瓷、复合基板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种硼铝硅酸盐矿物材料、低温共烧陶瓷复合材料、低温共烧陶瓷、复合基板及其制备方法。

背景技术

低温共烧陶瓷(LTCC)技术是上世纪80年代中期出现的一种新型多层基板工艺技术。该技术采用了独特的材料体系，可与金属导体共烧，进而提高电子器件的性能；同时，采用独特的多层共烧工艺，极大地降低工艺复杂性，进而提升元件的可靠性。目前，LTCC技术已经广泛应用在无线通讯、半导体、光电子、微机电系统等领域。

LTCC技术的基础是LTCC材料特性及应用技术。当应用于电子封装基板时，为保证高频通信信号的传输质量，LTCC材料应具有低的介电常数和低的介电损耗，但目前市场上大多LTCC材料介电性能较差，不能满足电子封装基板的制造条件。

发明内容

基于此，有必要针对目前市场上大多LTCC材料介电性能较差的问题，提供一种硼铝硅酸盐矿物材料、低温共烧陶瓷复合材料、低温共烧陶瓷、复合基板及其制备方法。

一种硼铝硅酸盐矿物材料，用于低温共烧陶瓷，硼铝硅酸盐矿物材料以下述氧化物基准的质量百分含量表示，包括如下组分：

上述硼铝硅酸盐矿物材料各组分配比合理，从而化学性质稳定；将上述硼铝硅酸盐矿物材料与Al₂O₃混合可以得到成分稳定、工艺简单、适合大批量规模化生产的低温共烧陶瓷复合材料。由低温共烧陶瓷复合材料制成的低温共烧陶瓷，不仅具有优良的介电性能，还具有低的烧结温度、低的热膨胀系数及高的绝缘电阻率。同时，还可与银电极可实现匹配共烧，各电学性能保持良好。此外，通过调整硼铝硅酸盐矿物材料中各组分的相对含量，或者通过调整硼铝硅酸盐矿物材料与Al₂O₃的配比，能够实现低温共烧陶瓷的介电性能、烧结温度、热膨胀系数等性能的系列化调控，制得适于生产需求的低温共烧陶瓷。由低温共烧陶瓷制成的复合基板，烧结后平整无明显的翘曲和变形，抗折强度≥159MPa，具有优异的机械性能和良好LTCC工艺匹配性。因此，硼铝硅酸盐矿物材料性能优异，适合作为低介基板材料应用于LTCC封装基板领域。

在其中一个实施例中，硼铝硅酸盐矿物材料包括如下组分：

一种低温共烧陶瓷复合材料，以质量百分含量计包括35％～65％的Al₂O₃和>

在其中一个实施例中，低温共烧陶瓷复合材料包括41.69％～62.53％的Al₂O₃和37.47％～58.31％的硼铝硅酸盐矿物材料。

一种硼铝硅酸盐矿物材料的制备方法，包括以下步骤：

根据硼铝硅酸盐矿物材料中各元素的配比称取钠源、钾源、钙源、铝源、硼源及硅源，混合后进行研磨处理得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆；

将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆进行干燥处理得到干燥粉料；

向干燥粉料中加入粘结剂混合均匀得到混合粉料；

将混合粉料于700℃～850℃进行煅烧得到硼铝硅酸盐矿物材料。

在其中一个实施例中，研磨处理为球磨，球磨的介质为无水乙醇。

在其中一个实施例中，研磨处理的时间为2h～8h。

在其中一个实施例中，干燥处理的方式为烘干，干燥处理的温度为 70℃～100℃。

在其中一个实施例中，粘结剂选自聚乙烯醇及聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种。

在其中一个实施例中，将混合粉料于700℃～850℃进行煅烧的步骤具体为：将混合粉料置于马弗炉中，在空气条件下煅烧1h～5h。

一种低温共烧陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：

以质量百分含量计，将35％～65％的Al₂O₃和35％～65％的硼铝硅酸盐矿物材料混合后进行研磨处理得到混合研磨料浆；

将混合研磨料浆进行干燥处理得到低温共烧陶瓷复合材料。

一种低温共烧陶瓷，由低温共烧陶瓷复合材料制成。

一种低温共烧陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

向低温共烧陶瓷复合材料中加入粘结剂混匀后得到陶瓷粉料；

将陶瓷粉料于500℃～600℃保温进行排胶处理；

将排胶处理后的陶瓷粉料于850℃～950℃烧结得到低温共烧陶瓷。

一种复合基板，由低温共烧陶瓷制成。

附图说明

图1为实施例1中的硼铝硅酸盐矿物材料的典型XRD图谱；

图2为实施例1中的低温共烧陶瓷复合材料的典型XRD图谱；

图3为实施例1中的低温共烧陶瓷复合材料的放大5000倍的SEM图像；

图4为实施例1中的低温共烧陶瓷断面的放大3000倍的SEM图像。

具体实施方式

下面主要结合具体实施例及附图对硼铝硅酸盐矿物材料、低温共烧陶瓷复合材料、低温共烧陶瓷、复合基板及其制备方法作进一步详细的说明。

一实施方式的硼铝硅酸盐矿物材料，以氧化物基准的质量百分含量表示，包括如下组分：

上述硼铝硅酸盐矿物材料可以作为低温共烧陶瓷的添加剂使用。

其中，Na₂O主要起助熔的作用，同时还可以提高陶瓷的透光性。但Na₂O>2O的质量百分含量为0.62％～0.98％。

K₂O主要起助熔的作用，同时也可以提高陶瓷的透光性。但K₂O含量过高会急剧地降低陶瓷的烧成温度与热稳定性。优选的，K₂O的质量百分含量为>

CaO主要起助熔的作用，同时还可以相应的提高陶瓷的热稳定性、机械强度、白度及透光度。优选的，CaO的质量百分含量为1.82％～4.10％。

Al₂O₃能够提高陶瓷的物理化学性能、机械强度、白度以及烧成温度。但>2O₃过量会导致陶瓷不易烧熟，Al₂O₃含量过低又会导致陶瓷制品趋于变形或软塌。优选的，Al₂O₃的质量百分含量为0％～2.22％。

B₂O₃主要起助熔作用，可降低高温烧结时的液相粘度，促进烧结过程中的液相流动，形成均匀致密的显微结构，有利于降低硼铝硅酸盐矿物材料的介电损耗。优选的，B₂O₃的质量百分含量为14.87％～18.33％。

SiO₂是陶瓷的主要组成成分，直接影响陶瓷的强度和其他性能。但SiO₂含量过高会导致陶瓷制品的热稳定性变坏，易出现炸裂现象。

上述硼铝硅酸盐矿物材料各组分配比合理，从而化学性质稳定，可以作为生产介电性能优异的低温共烧陶瓷的原料。

上述硼铝硅酸盐矿物材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤S110，根据硼铝硅酸盐矿物材料中各元素的配比称取钠源、钾源、钙源、铝源、硼源及硅源，混合后进行研磨处理得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆。

称取的钠源、钾源、钙源、铝源、硼源及硅源作为制备硼铝硅酸盐矿物材料的原料。

在其中一个实施例中，钠源选自碳酸钠及氧化钠中的至少一种。当然，钠源不限于碳酸钠及氧化钠，只要能够在煅烧后形成氧化钠而不引入其他杂质即可。

在其中一个实施例中，钾源选自碳酸钾及氧化钾中的至少一种。当然，钾源不限于碳酸钾及氧化钾，只要能够在煅烧后形成氧化钾而不引入其他杂质即可。

在其中一个实施例中，钙源选自碳酸钙及氧化钙中的至少一种。当然，钙源不限于碳酸钙及氧化钙，只要能够在煅烧后形成氧化钙而不引入其他杂质即可。

在其中一个实施例中，铝源为氧化铝。当然，铝源不限于氧化铝，只要能够在煅烧后形成氧化铝而不引入其他杂质即可。

在其中一个实施例中，硼源选自硼酸及氧化硼中的至少一种。当然，硼源不限于硼酸及氧化硼，只要能够在煅烧后形成氧化硼而不引入其他杂质即可。

在其中一个实施例中，硅源为二氧化硅。当然，硅源不限于二氧化硅，只要能够在煅烧后形成二氧化硅而不引入其他杂质即可。

在其中一个实施例中，根据硼铝硅酸盐矿物材料中各元素的配比称取钠源、钾源、钙源、铝源、硼源及硅源作为原料，原料以质量百分比计，包括：

优选的，Na₂CO₃的质量百分含量为0.88％～1.38％。

优选的，K₂CO₃的质量百分含量为18.24％～26.28％。

优选的，CaCO₃的质量百分含量为2.70％～4.13％。

优选的，Al₂O₃的质量百分含量为0～1.74％。

优选的，H₃BO₃的质量百分含量为21.94％～25.58％。

在其中一个实施方式中，采用混合设备对钠源、钾源、钙源、铝源、硼源及硅源等原料进行混合。在其中一个实施例中，混合设备为混合机。

在其中一个实施例中，混合的时间为4h～8h。

在其中一个实施方式中，研磨处理为球磨，球磨的介质为无水乙醇。在其中一个实施例中，无水乙醇的加入量与原料的质量比为1:1～1.2:1。

在其中一个实施例中，研磨处理的时间为2h～8h。

在其中一个实施例中，球磨的工艺为行星球磨工艺。

在其中一个实施例中，球磨的设备为球磨机，球磨介球为氧化锆球。优选的，氧化锆球与原料的质量比为3:1～4:1，氧化锆球的直径为0.3cm～0.5cm。

在其中一个实施例中，球磨的转速为160r/min～200r/min。

步骤S120，将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆进行干燥处理得到干燥粉料。

在其中一个实施例中，干燥处理为烘干。

在其中一个实施例中，干燥处理的温度为70℃～100℃。

在其中一个实施例中，干燥处理的时间为10h～16h。

当然，干燥处理的方式不限于烘干，也可以为自然晾干，只要能使硼铝硅酸盐矿物研磨料浆干燥即可。

步骤S130，向干燥粉料中加入粘结剂混合均匀得到混合粉料。

在其中一个实施例中，粘结剂选自聚乙烯醇及聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种。聚乙烯醇一般以水溶液的形式来使用，聚乙烯醇缩丁醛一般以无水乙醇溶液的形式来使用。优选的，聚乙烯醇的水溶液的质量浓度为1.5％～8.0％；聚乙烯醇缩丁醛的无水乙醇溶液的质量浓度为1.5％～8.0％。

在其中一个实施例中，聚乙烯醇与干燥粉料的质量比为0.012:1～0.03:1。

在其中一个实施例中，聚乙烯醇缩丁醛与干燥粉料的质量比为 0.012:1～0.03:1。

在其中一个实施例中，采用混合设备将干燥粉料与粘结剂进行混合。优选的，混合设备为混合机。

步骤S140，将混合粉料进行造粒得到硼铝硅酸盐矿物颗粒。

在其中一个实施例中，硼铝硅酸盐矿物颗粒的粒径为5μm～20μm。

在其中一个实施例中，采用造粒设备对混合粉料进行造粒。优选的，造粒设备为喷雾造粒机。进一步的，喷雾造粒机的料液处理能力10kg/h。进一步的，喷雾造粒机的料液供给温度为300℃～350℃。进一步的，喷雾造粒机的出口温度 80℃～120℃。进一步的，喷雾造粒机的入口热风温度为250℃～300℃。进一步的，喷雾造粒机的干燥室出口热风温度为100℃～120℃。进一步的，喷雾造粒机的气液接触方式为并流。进一步的，喷雾造粒机的喷雾方式为雾化盘。进一步的，喷雾造粒机的产品回收方式为主塔底、分离器及除尘器三点捕集。

步骤S150，将硼铝硅酸盐矿物颗粒进行干压成型得到硼铝硅酸盐矿物素坯。

在其中一个实施例中，干压成型的方式为单轴干压成型。

在其中一个实施例中，硼铝硅酸盐矿物素坯的形状为圆片状。当然，硼铝硅酸盐矿物素坯的形状不限于圆片状，也可以为方块状、圆球状等，只要能够进行煅烧即可。

步骤S160，将硼铝硅酸盐矿物素坯于700℃～850℃进行煅烧，冷却后得到硼铝硅酸盐矿物坯体。

在其中一个实施例中，将硼铝硅酸盐矿物素坯置于马弗炉进行煅烧。

在其中一个实施例中，在空气条件下进行煅烧。

在其中一个实施例中，煅烧的时间为1h～5h。

在其中一个实施例中，采用随炉冷却的方式进行冷却。当然，也可以采用冷却设备进行冷却，只要能降低煅烧后的硼铝硅酸盐矿物材料的温度即可。

步骤S170，将硼铝硅酸盐矿物坯体粉碎后进行过筛得到硼铝硅酸盐矿物材料。

在其中一个实施例中，采用粉碎设备对硼铝硅酸盐矿物坯体进行粉碎。优选的，粉碎设备为粉碎机。

在其中一个实施例中，采用筛分设备对粉碎后的硼铝硅酸盐矿物坯体进行筛分。优选的，筛分设备为筛分机。

在其中一个实施例中，硼铝硅酸盐矿物材料的粒径为0.5μm～5μm。

需要说明的是，本实施方式中，将硼铝硅酸盐矿物素坯进行粉碎，得到粉状的硼铝硅酸盐矿物材料。当然在其他实施例中可以直接将混合粉料于 700℃～850℃进行煅烧，冷却后得到硼铝硅酸盐矿物材料。那么可以理解，步骤 S140和步骤S150可以省略，此时直接将混合粉料于700℃～850℃进行煅烧得到硼铝硅酸盐矿物材料即可。如果煅烧后的硼铝硅酸盐矿物粉料粒径满足要求，那么可以不用进行筛分。可以理解，步骤S170也可以省略。

上述硼铝硅酸盐矿物材料的制备方法设计合理，通过设置干压后进行坯体煅烧的步骤，抑制了煅烧过程中硼铝硅酸盐矿物材料中硼元素和钾元素的挥发，使硼元素和钾元素的挥发率降低。

一实施方式的低温共烧陶瓷复合材料，以质量百分含量计包括35％～65％的Al₂O₃和35％～65％的上述的硼铝硅酸盐矿物材料。

优选的，Al₂O₃的质量百分含量为41.69％～62.53％。

优选的，硼铝硅酸盐矿物材料的质量百分含量为37.47％～58.31％。

在其中一个实施例中，陶瓷复合材料的粒径为0.5μm～5μm。

上述低温共烧陶瓷复合材料由上述硼铝硅酸盐矿物材料与Al₂O₃混合制得，成分稳定，工艺简单，适合大批量规模化生产。

上述低温共烧陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤S210，以质量百分含量计，将35％～65％的Al₂O₃和35％～65％的上述硼铝硅酸盐矿物材料混合后进行研磨处理得到混合研磨料浆。

Al₂O₃和硼铝硅酸盐矿物材料为制备低温共烧陶瓷复合材料的原料。

优选的，Al₂O₃的质量百分含量为41.69％～62.53％。

优选的，硼铝硅酸盐矿物材料的质量百分含量为37.47％～58.31％。

在其中一个实施方式中，研磨处理为球磨，球磨的介质为无水乙醇。

在其中一个实施例中，无水乙醇的加入量与制备低温共烧陶瓷复合材料的原料的质量比为1:1～1.2:1。

在其中一个实施例中，研磨处理的时间为2h～8h。

在其中一个实施例中，球磨处理的工艺为行星球磨工艺。

在其中一个实施方式中，采用混合设备对Al₂O₃和硼铝硅酸盐矿物材料进行混合。在其中一个实施例中，混合的时间为4h～8h。优选的，混合设备为混合机。

步骤S220，将混合研磨料浆进行干燥处理得到低温共烧陶瓷复合材料。

在其中一个实施例中，干燥处理的方式为烘干，干燥处理的温度为 70℃～100℃。

在其中一个实施例中，干燥处理的时间为10h～16h。

当然，干燥处理的方式不限于烘干，也可以为自然晾干，只要能使硼铝硅酸盐矿物研磨料浆干燥即可。

一实施方式的低温共烧陶瓷由上述低温共烧陶瓷复合材料制成。

上述低温共烧陶瓷不仅具有优良的介电性能，还具有低的烧结温度、低的热膨胀系数及高的绝缘电阻率。同时，还可与银电极可实现匹配共烧，各电学性能保持良好。此外，通过调整硼铝硅酸盐矿物材料中各组分的相对含量，或者通过调整硼铝硅酸盐矿物材料与Al₂O₃的配比，能够实现低温共烧陶瓷的介电性能、烧结温度、热膨胀系数等性能的系列化调控，制得适于生产需求的低温共烧陶瓷。

上述低温共烧陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

步骤S310，向上述低温共烧陶瓷复合材料中加入粘结剂进行混合得到陶瓷粉料。

在其中一个实施例中，粘结剂选自聚乙烯醇及聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种。聚乙烯醇一般以水溶液的形式来使用，聚乙烯醇缩丁醛一般以无水乙醇溶液的形式来使用。优选的，聚乙烯醇的水溶液的质量浓度为1.5％～8.0％；聚乙烯醇缩丁醛的无水乙醇溶液的质量浓度为1.5％～8.0％。

在其中一个实施例中，聚乙烯醇与低温共烧陶瓷复合材料的质量比为 0.012:1～0.03:1。

在其中一个实施例中，聚乙烯醇缩丁醛与低温共烧陶瓷复合材料的质量比为的0.012:1～0.03:1。

在其中一个实施例中，采用混合设备将干燥粉料与粘结剂进行混合。优选的，混合设备为混合机。

步骤S320，将陶瓷粉料进行造粒得到陶瓷颗粒。

在其中一个实施例中，陶瓷颗粒的粒径为5μm～20μm。

在其中一个实施例中，采用造粒设备对陶瓷粉料进行造粒。优选的，造粒设备为喷雾造粒机。进一步的，喷雾造粒机的料液处理能力10kg/h。进一步的，喷雾造粒机的料液供给温度为300℃～350℃。进一步的，喷雾造粒机的出口温度 80℃～120℃。进一步的，喷雾造粒机的入口热风温度为250℃～300℃。进一步的，喷雾造粒机的干燥室出口热风温度为100℃～120℃。进一步的，喷雾造粒机的气液接触方式为并流。进一步的，喷雾造粒机的喷雾方式为雾化盘。进一步的，喷雾造粒机的产品回收方式为主塔底、分离器及除尘器三点捕集。

步骤S330，将陶瓷颗粒进行干压成型得到陶瓷坯体。

在其中一个实施例中，干压成型的方式为单轴干压成型。

在其中一个实施例中，硼铝硅酸盐矿物素坯的形状为圆片状。将硼铝硅酸盐矿物素坯制成圆片状更利于低温共烧陶瓷的介电性能的检测。

步骤S340，将陶瓷胚体于500℃～600℃保温进行排胶处理。

在其中一个实施例中，排胶处理的时间为2h～3h。

在其中一个实施例中，采用马弗炉进行排胶处理。

步骤S350，将排胶处理后的陶瓷胚体于850℃～950℃烧结后冷却得到低温共烧陶瓷。

在其中一个实施例中，烧结的时间为1h～2h。

在其中一个实施例中，将陶瓷坯体于马弗炉中进行烧结。

在其中一个实施例中，冷却的方式为随炉冷却至室温。

需要说明的是，本实施方式中，将陶瓷粉料造粒后干压成型得到陶瓷坯体，将陶瓷坯体排胶处理后烧结得到低温共烧陶瓷。当然，在其他实施例中，可以直接将步骤S310得到的陶瓷粉料直接进行排胶处理，烧结后得到低温共烧陶瓷。那么可以理解，步骤S320和步骤S330可以省略，此时直接将陶瓷粉料进行排胶处理，烧结后得到粉末状的低温共烧陶瓷。

一实施方式的复合基板，由上述低温共烧陶瓷制成。

上述复合基板，烧结后平整无明显的翘曲和变形，抗折强度≥159MPa，具有优异的机械性能和良好的LTCC工艺匹配性。

结合以下实施例，做进一步说明。

实施例1

称取0.52g的Na₂CO₃、10.92g的K₂CO₃、1.51g的CaCO₃、12.43g的H₃BO₃及24.63g的SiO₂原料，混合后与60mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆。将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆于100℃烘干12h得到干燥粉料，向干燥粉料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL混合均匀得到混合粉料，将混合粉料造粒后单轴干压成型得到硼铝硅酸盐矿物素坯。将硼铝硅酸盐矿物素坯加入马弗炉中，在空气条件下于750℃煅烧2h，随炉冷却后磨碎过筛得到硼铝硅酸盐矿物材料。

将硼铝硅酸盐矿物材料进行X射线衍射分析得到其典型的XRD图谱，如图 1所示。从图1中可以看出，硼铝硅酸盐矿物材料为化学成分均匀、无成分偏析的结晶相矿物质粉体。

将硼铝硅酸盐矿物材料进行电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)分析测定硼铝硅酸盐矿物材料的组成。以质量百分含量计，硼铝硅酸盐矿物材料的组成如表1所示。

表1

称取50.03g的Al₂O₃和49.97g的硼铝硅酸盐矿物材料，混合后与120mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到混合研磨料浆，将混合研磨料浆于100℃烘干12h得到低温共烧陶瓷复合材料。

将低温共烧陶瓷复合材料进行X射线衍射分析得到其典型的XRD图谱，如图2所示。从图2中可以看出，低温共烧陶瓷材料为由氧化铝和硼铝硅酸盐形成的复相陶瓷结构。将低温共烧陶瓷复合材料进行扫描电子显微分析得到其放大5000倍的SEM图像，如图3所示。从图3中可以看出，低温共烧陶瓷复合材料的形貌规则，由粒度均匀的小粒径颗粒和大粒径颗粒组成。其中，小粒径颗粒主要为氧化铝，平均粒径约为0.5μm；大粒径颗粒主要为破碎后的硼铝硅酸盐矿物材料，平均粒径约为2μm。

向低温共烧陶瓷复合材料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL，混匀后得到陶瓷粉料，将陶瓷粉料进行造粒后单轴干压成型得到陶瓷坯体。将陶瓷坯体于550℃保温2h进行排胶处理，将排胶处理后的陶瓷坯体于900℃烧结2h，随炉冷却至室温得到低温共烧陶瓷。将低温共烧陶瓷进行扫描电子显微分析得到其断面的放大3000倍的SEM图像，如图4所示。从图4中可以看出，低温共烧陶瓷断面结构致密，结晶后的氧化铝晶粒均匀包覆于由硼铝硅酸盐矿物形成的连续相物质中，氧化铝的平均晶粒尺寸约为1μm。

实施例2

称取0.50g的Na₂CO₃、10.71g的K₂CO₃、2.93g的CaCO₃、0.34g的Al₂O₃、>3BO₃及24.09g的SiO₂原料，混合后与60mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆。将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆于100℃烘干12h得到干燥粉料，向干燥粉料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液>

表2

称取50.03g的Al₂O₃和49.97g的硼铝硅酸盐矿物材料，混合后与120mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到混合研磨料浆，将混合研磨料浆于100℃烘干12h得到低温共烧陶瓷复合材料。向低温共烧陶瓷复合材料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL，混匀后得到陶瓷粉料。将陶瓷粉料进行造粒后单轴干压成型得到陶瓷坯体。将陶瓷坯体于550℃保温2h进行排胶处理，将排胶处理后的陶瓷坯体于900℃烧结2h，随炉冷却至室温得到低温共烧陶瓷。

实施例3

称取0.52g的Na₂CO₃、10.96g的K₂CO₃、2.94g的CaCO₃、0.76g的Al₂O₃、>3BO₃及23.77g的SiO₂原料，混合后与60mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆。将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆于100℃烘干12h得到干燥粉料，向干燥粉料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液>

表3

称取50.03g的Al₂O₃和49.97g的硼铝硅酸盐矿物材料，混合后与120mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到混合研磨料浆，将混合研磨料浆于100℃烘干12h得到低温共烧陶瓷复合材料。向低温共烧陶瓷复合材料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL，混匀后得到陶瓷粉料。将陶瓷粉料进行造粒后单轴干压成型得到陶瓷坯体。将陶瓷坯体于550℃保温2h进行排胶处理，将排胶处理后的陶瓷坯体于900℃烧结2h，随炉冷却至室温得到低温共烧陶瓷。

实施例4

称取0.62g的Na₂CO₃、13.17g的K₂CO₃、2.34g的CaCO₃、0.17g的Al₂O₃、>3BO₃及22.69g的SiO₂原料，混合后与60mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨2h得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆。将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆于70℃烘干12h得到干燥粉料，向干燥粉料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液>

表4

称取50.03g的Al₂O₃和49.97g的硼铝硅酸盐矿物材料，混合后与120mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨2h得到混合研磨料浆，将混合研磨料浆于70℃烘干12h得到低温共烧陶瓷复合材料。向低温共烧陶瓷复合材料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL，混匀后得到陶瓷粉料。将陶瓷粉料进行造粒后单轴干压成型得到陶瓷坯体。将陶瓷坯体于500℃保温2h进行排胶处理，将排胶处理后的陶瓷坯体于850℃烧结1h，随炉冷却至室温得到低温共烧陶瓷。

实施例5

称取0.79g的Na₂CO₃、13.95g的K₂CO₃、2.19g的CaCO₃、1.03g的Al₂O₃、>3BO₃及22.64g的SiO₂原料，混合后与60mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨8h得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆。将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆于75℃烘干12h得到干燥粉料，向干燥粉料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液>

表5

称取50.03g的Al₂O₃和49.97g的硼铝硅酸盐矿物材料，混合后与120mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨8h得到混合研磨料浆，将混合研磨料浆于75℃烘干12h得到低温共烧陶瓷复合材料。向低温共烧陶瓷复合材料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL，混匀后得到陶瓷粉料。将陶瓷粉料进行造粒后单轴干压成型得到陶瓷坯体，将陶瓷坯体于600℃保温3h进行排胶处理，将排胶处理后的陶瓷坯体于950℃烧结2h，随炉冷却至室温得到低温共烧陶瓷。

实施例6

称取0.38g的Na₂CO₃、9.79g的K₂CO₃、1.30g的CaCO₃、0.09g的Al₂O₃、>3BO₃及26.08g的SiO₂原料，混合后与60mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨3h得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆。将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆于80℃烘干12h得到干燥粉料，向干燥粉料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液>

表6

称取50.03g的Al₂O₃和49.97g的硼铝硅酸盐矿物材料，混合后与120mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨3h得到混合研磨料浆，将混合研磨料浆于80℃烘干12h得到低温共烧陶瓷复合材料。向低温共烧陶瓷复合材料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL，混匀后得到陶瓷粉料。将陶瓷粉料进行造粒后单轴干压成型得到陶瓷坯体，将陶瓷坯体于520℃保温2.5h进行排胶处理，将排胶处理后的陶瓷坯体于870℃烧结1.5h，随炉冷却至室温得到低温共烧陶瓷。

实施例7

称取0.69g的Na₂CO₃、12.55g的K₂CO₃、1.73g的CaCO₃、0.80g的Al₂O₃、>3BO₃及22.58g的SiO₂原料，混合后与60mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨5h得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆。将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆于85℃烘干12h得到干燥粉料，向干燥粉料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液>

表7

称取50.03g的Al₂O₃和49.97g的硼铝硅酸盐矿物材料，混合后与120mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨5h得到混合研磨料浆，将混合研磨料浆于85℃烘干12h得到低温共烧陶瓷复合材料。向低温共烧陶瓷复合材料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL，混匀后得到陶瓷粉料。将陶瓷粉料进行造粒后单轴干压成型得到陶瓷坯体，将陶瓷坯体于540℃保温3h进行排胶处理，将排胶处理后的陶瓷坯体于890℃烧结2h，随炉冷却至室温得到低温共烧陶瓷。

实施例8

称取0.66g的Na₂CO₃、13.14g的K₂CO₃、1.54g的CaCO₃、0.87g的Al₂O₃、>3BO₃及21.00g的SiO₂原料，混合后与60mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨6h得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆。将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆于90℃烘干12h得到干燥粉料，向干燥粉料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液>

表8

称取50.03g的Al₂O₃和49.97g的硼铝硅酸盐矿物材料，混合后与120mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨6h得到混合研磨料浆，将混合研磨料浆于90℃烘干12h得到低温共烧陶瓷复合材料。向低温共烧陶瓷复合材料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL，混匀后得到陶瓷粉料。将陶瓷粉料进行造粒后单轴干压成型得到陶瓷坯体，将陶瓷坯体于550℃保温3h进行排胶处理，将排胶处理后的陶瓷坯体于900℃烧结2h，随炉冷却至室温得到低温共烧陶瓷。

实施例9

称取0.44g的Na₂CO₃、9.12g的K₂CO₃、1.35g的CaCO₃、0.23g的Al₂O₃、>3BO₃及27.89g的SiO₂原料，混合后与60mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨7h得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆。将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆于95℃烘干12h得到干燥粉料，向干燥粉料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇缩丁醛无水乙醇溶液2mL，混合均匀得到混合粉料，将混合粉料造粒后单轴干压成型得到硼铝硅酸盐矿物素坯。将硼铝硅酸盐矿物素坯加入马弗炉中，在空气条件下于800℃煅烧3h，随炉冷却后磨碎过筛得到硼铝硅酸盐矿物材料。以质量百分含量计，硼铝硅酸盐矿物材料的组成如表9所示，硼铝硅酸盐矿物材料组成的测定方法同实施例1。

表9

称取50.03g的Al₂O₃和49.97g的硼铝硅酸盐矿物材料，混合后与120mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨7h得到混合研磨料浆，将混合研磨料浆于95℃烘干12h得到低温共烧陶瓷复合材料，向低温共烧陶瓷复合材料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇缩丁醛无水乙醇溶液2mL，混匀后得到陶瓷粉料。将陶瓷粉料进行造粒后单轴干压成型得到陶瓷坯体，将陶瓷坯体于560℃保温3h进行排胶处理，将排胶处理后的陶瓷坯体于920℃烧结2h，随炉冷却至室温得到低温共烧陶瓷。

实施例10

称取0.52g的Na₂CO₃、10.92g的K₂CO₃、1.51g的CaCO₃、12.43g的H₃BO₃及24.63g的SiO₂原料，混合后与60mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆。将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆于100℃烘干12h得到干燥粉料，向干燥粉料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL混合均匀得到混合粉料，将混合粉料造粒后单轴干压成型得到硼铝硅酸盐矿物素坯。将硼铝硅酸盐矿物素坯加入马弗炉中，在空气条件下于750℃煅烧2h，随炉冷却后磨碎过筛得到硼铝硅酸盐矿物材料。以质量百分含量计，硼铝硅酸盐矿物材料的组成如表10所示，硼铝硅酸盐矿物材料组成的测定方法同实施例1。

表10

称取62.53g的Al₂O₃和37.47g的硼铝硅酸盐矿物材料，混合后与120mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到混合研磨料浆，将混合研磨料浆于100℃烘干12h得到低温共烧陶瓷复合材料。向低温共烧陶瓷复合材料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL，混匀后得到陶瓷粉料。将陶瓷粉料进行造粒后单轴干压成型得到陶瓷坯体。将陶瓷坯体于550℃保温2h进行排胶处理，将排胶处理后的陶瓷坯体于900℃烧结2h，随炉冷却至室温得到低温共烧陶瓷。

实施例11

称取0.52g的Na₂CO₃、10.92g的K₂CO₃、1.51g的CaCO₃、12.43g的H₃BO₃及24.63g的SiO₂原料，混合后与60mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆。将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆于100℃烘干12h得到干燥粉料，向干燥粉料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL混合均匀得到混合粉料，将混合粉料造粒后单轴干压成型得到硼铝硅酸盐矿物素坯。将硼铝硅酸盐矿物素坯加入马弗炉中，在空气条件下于750℃煅烧2h，随炉冷却后磨碎过筛得到硼铝硅酸盐矿物材料。以质量百分含量计，硼铝硅酸盐矿物材料的组成如表11所示，硼铝硅酸盐矿物材料组成的测定方法同实施例1。

表11

称取52.66g的Al₂O₃和47.34g的硼铝硅酸盐矿物材料，混合后与120mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到混合研磨料浆，将混合研磨料浆于100℃烘干12h得到低温共烧陶瓷复合材料。向低温共烧陶瓷复合材料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL，混匀后得到陶瓷粉料。将陶瓷粉料进行造粒后单轴干压成型得到陶瓷坯体。将陶瓷坯体于550℃保温2h进行排胶处理，将排胶处理后的陶瓷坯体于900℃烧结2h，随炉冷却至室温得到低温共烧陶瓷。

实施例12

称取0.52g的Na₂CO₃、10.92g的K₂CO₃、1.51g的CaCO₃、12.43g的H₃BO₃及24.63g的SiO₂原料，混合后与60mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆。将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆于100℃烘干12h得到干燥粉料，向干燥粉料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL混合均匀得到混合粉料，将混合粉料造粒后单轴干压成型得到硼铝硅酸盐矿物素坯。将硼铝硅酸盐矿物素坯加入马弗炉中，在空气条件下于750℃煅烧2h，随炉冷却后磨碎过筛得到硼铝硅酸盐矿物材料。以质量百分含量计，硼铝硅酸盐矿物材料的组成如表12所示，硼铝硅酸盐矿物材料组成的测定方法同实施例1。

表12

称取44.67g的Al₂O₃和55.33g的硼铝硅酸盐矿物材料，混合后与120mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到混合研磨料浆，将混合研磨料浆于100℃烘干12h得到低温共烧陶瓷复合材料。向低温共烧陶瓷复合材料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL，混匀后得到陶瓷粉料。将陶瓷粉料进行造粒后单轴干压成型得到陶瓷坯体。将陶瓷坯体于550℃保温2h进行排胶处理，将排胶处理后的陶瓷坯体于900℃烧结2h，随炉冷却至室温得到低温共烧陶瓷。

实施例13

称取0.52g的Na₂CO₃、10.92g的K₂CO₃、1.51g的CaCO₃、12.43g的H₃BO₃及24.63g的SiO₂原料，混合后与60mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆。将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆于100℃烘干12h得到干燥粉料，向干燥粉料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL混合均匀得到混合粉料，将混合粉料造粒后单轴干压成型得到硼铝硅酸盐矿物素坯。将硼铝硅酸盐矿物素坯加入马弗炉中，在空气条件下于750℃煅烧2h，随炉冷却后磨碎过筛得到硼铝硅酸盐矿物材料。以质量百分含量计，硼铝硅酸盐矿物材料的组成如表13所示，硼铝硅酸盐矿物材料组成的测定方法同实施例1。

表13

称取41.69g的Al₂O₃和58.31g的硼铝硅酸盐矿物材料，混合后与120mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到混合研磨料浆，将混合研磨料浆于100℃烘干12h得到低温共烧陶瓷复合材料。向低温共烧陶瓷复合材料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL，混匀后得到陶瓷粉料。将陶瓷粉料进行造粒后单轴干压成型得到陶瓷坯体。将陶瓷坯体于550℃保温2h进行排胶处理，将排胶处理后的陶瓷坯体于900℃烧结2h，随炉冷却至室温得到低温共烧陶瓷。

实施例14

称取0.52g的Na₂CO₃、10.92g的K₂CO₃、1.51g的CaCO₃、12.43g的H₃BO₃及24.63g的SiO₂原料，混合后与60mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆。将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆于100℃烘干12h得到干燥粉料，向干燥粉料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL混合均匀得到混合粉料，将混合粉料造粒后单轴干压成型得到硼铝硅酸盐矿物素坯。将硼铝硅酸盐矿物素坯加入马弗炉中，在空气条件下于750℃煅烧2h，随炉冷却后磨碎过筛得到硼铝硅酸盐矿物材料。以质量百分含量计，硼铝硅酸盐矿物材料的组成如表14所示，硼铝硅酸盐矿物材料组成的测定方法同实施例1。

表14

称取35.00g的Al₂O₃和65.00g的硼铝硅酸盐矿物材料，混合后与120mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到混合研磨料浆，将混合研磨料浆于100℃烘干12h得到低温共烧陶瓷复合材料。向低温共烧陶瓷复合材料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL，混匀后得到陶瓷粉料。将陶瓷粉料进行造粒后单轴干压成型得到陶瓷坯体。将陶瓷坯体于550℃保温2h进行排胶处理，将排胶处理后的陶瓷坯体于900℃烧结2h，随炉冷却至室温得到低温共烧陶瓷。

实施例15

称取0.52g的Na₂CO₃、10.92g的K₂CO₃、1.51g的CaCO₃、12.43g的H₃BO₃及24.63g的SiO₂原料，混合后与60mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到硼铝硅酸盐矿物研磨料浆。将硼铝硅酸盐矿物研磨料浆于100℃烘干12h得到干燥粉料，向干燥粉料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL混合均匀得到混合粉料，将混合粉料造粒后单轴干压成型得到硼铝硅酸盐矿物素坯。将硼铝硅酸盐矿物素坯加入马弗炉中，在空气条件下于750℃煅烧2h，随炉冷却后磨碎过筛得到硼铝硅酸盐矿物材料。以质量百分含量计，硼铝硅酸盐矿物材料的组成如表15所示，硼铝硅酸盐矿物材料组成的测定方法同实施例1。

表15

称取65.00g的Al₂O₃和35.00g的硼铝硅酸盐矿物材料，混合后与120mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到混合研磨料浆，将混合研磨料浆于100℃烘干12h得到低温共烧陶瓷复合材料。向低温共烧陶瓷复合材料中加入质量浓度为8.0％的聚乙烯醇水溶液2mL，混匀后得到陶瓷粉料。将陶瓷粉料进行造粒后单轴干压成型得到陶瓷坯体。将陶瓷坯体于550℃保温2h进行排胶处理，将排胶处理后的陶瓷坯体于900℃烧结2h，随炉冷却至室温得到低温共烧陶瓷。

实施例16

称取11.38g的K₂CO₃、12.95g的H₃BO₃及25.67g的SiO₂原料，混合后与>

表16

称取50.03g的Al₂O₃和49.97g的硼铝硅酸盐玻璃材料，混合后与120mL的无水乙醇加入行星球磨机球磨4h得到混合研磨料浆，将混合研磨料浆于100℃烘干12h得到低温共烧陶瓷复合材料。向低温共烧陶瓷复合材料中加入质量浓度为8％的聚乙烯醇水溶液2mL，混匀后得到陶瓷粉料。将低温共烧陶瓷粉料进行造粒后单轴干压成型得到陶瓷坯体。将陶瓷坯体于550℃保温2h进行排胶处理，将排胶处理后的陶瓷坯体于900℃烧结2h，随炉冷却至室温得到低温共烧陶瓷。

将实施例1～16得到的低温共烧陶瓷双面研磨抛光为直径10mm，厚度5mm 的圆柱样品。将圆柱样品超声清洗并烘干后，在室温条件下采用Hakki-Coleman 分离介质谐振器于15GMz测试圆柱样品的介电常数和介电损耗。

将实施例1～16得到的低温共烧陶瓷双面研磨抛光为直径10mm，厚度2mm 的圆柱样品，双面刷银电极浆料后，于750℃下保温15min烧结，随炉冷却至室温，得到银电极厚度为0.08mm的待测样品，银电极浆料组成包括银粉、树脂及稀释剂。在室温下采用LCR电桥于1MHz测试待测样品的介电常数和介电损耗， LCR电桥的型号为安捷伦HP4278A。

在室温下采用直流绝缘电阻测试仪测试实施例1～16得到的低温共烧陶瓷的绝缘电阻率，测试电压为DC 100V，直流绝缘电阻测试仪的型号为同惠 TH2681A。

在室温至300℃之间采用热膨胀仪测试实施例1～16得到的低温共烧陶瓷的热膨胀系数，参照标准为GJB332A-2004固体材料线膨胀系数测试方法。

将实施例1～16得到的低温共烧陶瓷经裁片、丝网印刷、叠层、等静压、切割及共烧工序制成LTCC基板。采用三点弯曲试验方法测试LTCC基板的抗折强度，参照标准为JC/T676-1997玻璃材料弯曲强度试验方法。

实施例1～16低温共烧陶瓷和复合基板的性能参数见表17。

表17

从表17可以看出，实施例1～15制得的低温共烧陶瓷在1MHz的低频下，具有6.8～9.5连续可调的介电常数，介电损耗≤0.0096；在15GHz的微波高频下，具有6.0～9.2的连续可调介电常数，介电损耗≤0.01。可见，实施例1～15制得的低温共烧陶瓷在低频和高频下都具有低的介电常数和低的介电损耗，介电性能优异。同时，低温共烧陶瓷与银电极可实现匹配共烧，各电学性能保持良好。

此外，实施例1～15制得的低温共烧陶瓷的烧结温度为900℃，热膨胀系数≤9.89×10^-6/℃，绝缘电阻率≥10¹⁰Ω·cm。可见，实施例1～15制得的低温共烧陶瓷材料具有低的烧结温度、低的热膨胀系数及高的绝缘电阻率，满足低介LTCC>

从实施例1～9可以看出，通过调整硼铝硅酸盐矿物材料中各组分的相对含量可实现低温共烧陶瓷的介电性能、烧结温度、热膨胀系数等性能的系列化调控；从实施例10～15可以看出，通过调整硼铝硅酸盐矿物材料与Al₂O₃的配比也可实现低温共烧陶瓷的介电性能、烧结温度、热膨胀系数等性能的系列化调控，最终制得适于生产需求的低温共烧陶瓷。

从实施例1～15可以看出，由低温共烧陶瓷制成的复合基板，抗折强度≥159MPa，具有优良的机械性能和LTCC工艺匹配性，在LTCC低介基板领域具有更好的实用性。

从实施例1～16可以看出，与实施例16相比，实施例1～15制得的低温共烧陶瓷介电性能更佳，热膨胀系数更低，绝缘电阻率更高及热膨胀系数更小。同时，与实施例16相比，由实施例1～15的低温共烧陶瓷制得的复合基板抗折强度更高。

综上所述，硼铝硅酸盐矿物材料性能优异，适合作为低介基板材料应用于 LTCC封装基板领域。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。