[发明专利]低温共烧铌酸锌基微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温共烧铌酸锌基微波介质陶瓷及其制备方法，属于微波介质材料制造技术领域。

背景技术

微波介质陶瓷是指应用于微波频段(主要是300MHz～300GHz频段)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，是现代通信领域中广泛使用的谐振器、滤波器、介质基片、介质导波回路等微波元器件的关键材料。

近年来随着通讯技术的迅猛发展，移动通信设备和便携式终端正趋向小型、轻量、高频、低功耗、多功能、高性能化，这就要求以微波介质陶瓷为基础的微波电路元器件小型化、轻量化、集成化及高可靠性。

为满足移动通信终端便携化、微型化的需要，最初的努力在于减小谐振电路的尺寸，因此寻找高ε_r高Q和低的τ_f微波介质材料是人们研究的热点。为实现移动通信终端更进一步小型化的目的，采用微波频率下的多层整合电路技术(MLIC)逐渐得到发展，人们关注的方向也慢慢转向微波元器件在MLIC中的安装，基于低温共烧陶瓷(low temperatureco-fired ceramics，简称LTCC)的多层片式元件(包括片式微波介质谐振器、滤波器、微波介质天线及具有优良的高频使用性能的片式陶瓷电容器等)是实现这一目的的有效途径。微波元器件的片式化，需要微波介质材料能够与高电导率的金属电极如Pt、Pd、Au、Cu、Ag等共烧。从经济性和环境角度考虑，使用熔点较低的Ag(961℃)或Cu(1064℃)等贱金属作为电极材料最为理想。因此，能够同Ag或Cu低烧共烧的微波介质陶瓷将是目前及今后的研究热点，对于实现片式微波元器件的工业化，具有重要的现实意义

在具有铌铁矿结构的铌酸盐陶瓷中，ZnNb₂O₆陶瓷具有良好的微波性能和较低的烧结温度(≤1200℃)而受到广泛的研究。Dong-Wang Kim等掺杂5wt％CuO将ZnNb₂O₆的烧结温度降低到980℃，但是大量CuO的掺入生成了第二相(ZnCu₂)Nb₂O₈，导致了Q×f的降低。Sung-Hun Wee等在ZnNb₂O₆中添加BiVO₄可将烧结温度降低至925℃，获得了εr＝26，Q×f＝5500Hz，τ_f＝-57×10^-6/℃的陶瓷材料。张迎春等人用CaF₂掺杂ZnNb₂O₆，取得了较好的微波性能，但烧结温度过高。虽然国内外学者对ZnNb₂O₆陶瓷进行了深入的研究，但是烧结温度仍然偏高，且没有深入研究与银共烧，不能应用于多层微波器件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温共烧铌酸锌基微波介质陶瓷，使之在具备良好的微波性能的同时，能够在较低的温度下与银共烧，成为制备滤波器、谐振器等新型片式多层微波器件的原材料。

本发明的另一个目的在于提供一种低温共烧铌酸锌基微波介质陶瓷的制备方法，以实现ZnNb₂O₆基微波介质陶瓷能够在900℃温度下与银共烧，并获得较好的微波性能，以降低能耗，节约成本。

本发明的第一个目的通过下列技术方案实现：一种低温共烧铌酸锌基微波介质陶瓷，包括由ZnO和Nb₂O₅组成的铌酸锌基料，其特征在于在质量份为100的铌酸锌基料中，加入下列质量份的添加剂：

CuO              0.5～1.5

Li₂CO₃           0.5～2

ZnO-B₂O₃-SiO₂    2～5。

所述ZnO-B₂O₃-SiO₂三者间的质量百分比为：

ZnO              10～20％

B₂O₃             60～70％

SiO₂             余量。