[发明专利]一种钒基温度稳定型低温烧结LTCC微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制造技术领域，具体涉及一种钒基温度稳定型低温烧结LTCC微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用。 

背景技术

低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic LTCC）技术是近年发展起来的令人瞩目的整合组件技术，已经成为无源集成的主流技术，成为无源元件领域的发展方向和新的元件产业的经济增长点。利用LTCC制备片式无源集成器件和模块具有许多优点，首先，陶瓷材料具有优良的高频高Q特性；第二，使用电导率高的金属材料作为导体材料，有利于提高电路系统的品质因子；第三，可适应大电流及耐高温特性要求，并具备比普通PCB电路基板优良的热传导性；第四，可将无源组件埋入多层电路基板中，有利于提高电路的组装密度；第五，具有较好的温度特性，如较小的热膨胀系数、较小的介电常数温度系数，可以制作层数极高的电路基板，可以制作线宽小于50μm的细线结构。另外，非连续式的生产工艺允许对生坯基板进行检查，从而提高成品率，降低生产成本。 

LTCC器件按其所包含的元件数量和在电路中的作用，大体可分为LTCC元件、LTCC功能器件、LTCC封装基板和LTCC模块基板。国内LTCC器件的开发比国外至少落后5年。这主要是由于电子终端产品发展滞后造成的。 

LTCC功能器件和模块主要用于GSM、CDMA和PHS手机、无绳电话、WLAN和蓝牙等通信产品，除40多兆的无绳电话外，这几类产品在国内是近5年才发展起来的。国内的终端产品为了尽快抢占市场，最初的设计方案大都是从国外买来的，甚至方案与元器件打包采购，其所购方案都选用了国外元器件。前几年终端产品生产厂的主要目标是扩大市场份额，成本压力不 大，无法顾及元器件国产化。随着终端产品产能过剩，价格和成本竞争将日趋激烈，元器件的国产化必将提上议事日程，这将为国内LTCC器件的发展提供良好的市场契机。 

中国电子学会元件分会秘书长陈福厚表示，国内LTCC行业面临的问题主要是原材料的问题。目前原材料的来源主要有三种方式：其一，直接从国外进口生带；其二，买瓷粉，自己做生带；其三，自己研制瓷粉。其中从国外进口生带成本最高，而自己研制瓷粉周期过长，因此，目前国内LTCC行业主要从国外进口瓷粉，自己做生带。因此，研究开发频率系列化（要求介电常数系列化）且烧结温度低的环保型微波介质陶瓷材料已成为目前国内LTCC器件发展的关键点之一。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种钒基温度稳定型低温烧结LTCC微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用，该材料能够在较低的温度下烧结致密成瓷，在微波频段介电常数可在18.9至57.6较宽范围内调节、品质因数高，且选取合适的配方比例时具有良好的温度稳定性，能够用于制备LTCC微波介质器件。 

本发明是通过以下技术方案来实现： 

一种钒基温度稳定型低温烧结LTCC微波介质陶瓷材料，组成表达式为：(Bi_1-xY_x)VO₄，其中0.10≤x≤0.65。 

所述的陶瓷材料的微波频段的介电常数ε_r=18.9～57.6，谐振频率温度系数TCF=-193～+103ppm/℃，品质因数Qf=13,350～17,300GHz。 

一种钒基温度稳定型低温烧结LTCC微波介质陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤： 

1）将原料V₂O₅、Y₂O₃和Bi₂O₃按组成通式(Bi_1-xY_x)VO₄配料，其中0.10≤x≤0.65； 

2）将混合后的原料充分球磨，球磨后烘干、过筛并压制成块状体，然后 在650～750℃下保温4～8h，得到样品烧块； 

3）将样品烧块粉碎，充分球磨后烘干，然后造粒，造粒后过筛，得到所需的二次颗粒； 

4）将二次颗粒压制成型，在750～900℃下烧结1～3h，得到钒基温度稳定型低温烧结LTCC微波介质陶瓷材料。 

所述原料V₂O₅、Y₂O₃和Bi₂O₃的纯度均大于99%。