[发明专利]一种钼基超低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

   本发明属于电子陶瓷及其制备领域，特别涉及一种在低温下烧结的钼基超低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备。

背景技术

近年来由于微波技术设备向小型化、集成化以及民用方向发展，国际上展开了大规模的对微波介质材料的研究工作。随着近年来LTCC（低温共烧陶瓷）技术的广泛使用，寻找、制备与研究中低损耗（Qf>5000GHz）低烧（低于Ag、Cu、Au、Al等常用金属的熔点）且跟金属电极烧结匹配、低成本（不含或者含有少量贵重金属）、环保（至少无铅，尽量不含或者含有较少有毒原材料）的新型微波介质陶瓷成为了人们研究的热点。

低温共烧陶瓷LTCC（LowTemperatureCo-firedCeramics）技术以其优异的电学、机械、热学及工艺特性，已经成为电子器件模块化的主要技术之一。顾名思义，LTCC技术指的就是将电极跟陶瓷生坯一起烧结的技术。LTCC一大特点就是可以同时加工各个不同的平行层，这就大大加快了生产效率。LTCC技术可使每一层电路单独设计而不需要很高成本，能使多种电路封装在同一多层结构中，可以制作层数很高的电路基板，并可将多个无源元件埋入其中，有利于提高电路的组装密度。能集成的元件种类多、参量范围大，除L/R/C（电感、电阻、电容）外，还可以将敏感元件、电路保护元件等集成在一起。正是因为以上所述的种种优点，LTCC技术正逐渐成为高频基板和集成器件应用的首选方法。

自上世纪七十年代以来，微波介质陶瓷的研究已经接近四十年了，如果不考虑烧结温度的高低，到现在为止已经至少有几百种体系，上万种具备良好微波介电性能的陶瓷被开发出来。但是大部分微波介质陶瓷都有着较高的烧结温度（≥1000^oC）。为了使其可以用在LTCC领域，就得先降低它们的烧结温度。一般来说，有两种降低烧结温度的方法：1、改善粉体制备方法，使用粒径小（低于500nm）且均匀的粉体进行烧结；2、添加助烧剂，比如低熔点的氧化物（V₂O₅、CuO、Bi₂O₃或者B₂O₃等等）或者低软化点的玻璃相。第一种方法的缺点在于，小粒径的粉体不容易制备，一般使用湿化学的方法等等，效率低成本高。第二种方法的缺点在于，烧结助剂的添加往往会引入杂相，恶化陶瓷的微波介电性能，但由于其价格低廉实验简单，一直以来都是非常受欢迎的方法。近十几年来，寻找材料本身具有低烧温度（<800^oC）的体系这一有效的方法越来越受到人们关注。开发一系列具有不同介电常数，低介电损耗，低烧结温度且有烧结匹配金属的新型微波介质材料势在必行。

综上所述，随着微波介质陶瓷广泛应用于介质谐振器、滤波器、介质波导、介质基板以及介质超材料等领域，为了满足器件小型化以及集成化的发展需要，低温共烧陶瓷技术（LTCC）以其不可替代的奇特优势，逐渐成为器件开发制造的主流技术。因此，当前的主要任务是研发一系列适用于LTCC技术、微波性能优异、具有共烧匹配金属电极、化学组成及制备工艺简单的低温烧结微波介质陶瓷材料。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术材料的不足，提供一种钼基超低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷材料是一种不需要添加任何助烧剂就可以在低温下（<700^oC）烧结的可应用于LTCC的高性能钼基超低温烧结微波介质陶瓷材料，其最低烧结温度低至570^oC。

本发明的第一个目的是提供一种钼基低温烧结微波介质陶瓷材料，它烧结后的相对介电常数为8.5~11.1，低的低频介电损耗（tanδ<5×10^-4，1MHz），良好的微波性能（Qf=36,000GHz~108,000GHz），谐振频率温度系数可调（TCF=-73ppm/^oC~-90ppm/^oC），另外它的主要特点是可以在非常低的烧结温度下（570^oC~630^oC）进行烧结，化学组成及制备工艺简单。

本发明的第二个目的是提供上述超低温烧结钼基微波介质陶瓷材料的制备方法。