[发明专利]一种Ti基LTCC微波介电陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于电子陶瓷材料及其制造领域，具体涉及一种Ti基LTCC微波介电陶瓷材料及其制备方法。本发明首先将(Mg_0.95Co_0.05)₂TiO₄与Li₂TiO₃进行复合，然后再借助LMZBS玻璃掺杂助熔来实现整个材料体系的900～950℃低温烧结。最终实现在900℃低温烧结下最佳性能可达到介电常数：εr＝16.6,Q×f＝125800GHz，τ_f＝1.4ppm/℃。本发明兼具超低损耗、近零谐振频率温度系数以及低温烧结的高性能，其介电常数ε_r为16.6～17.1，Q×f值为88400～125800GHz，谐振频率温度系数τ_f为1.3～5.1ppm/℃。可广泛应用于LTCC微波基板、叠层微波器件和模块中。

技术领域

本发明属于电子陶瓷材料及其制造领域，具体涉及一种具有超低损耗和近零谐振频率温度系数特性的Ti基LTCC微波介电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

LTCC(低温共烧陶瓷)技术是目前最为重要的无源集成以及有源/无源混合集成的技术，在当代电子整机系统中有着非常广泛的应用。LTCC技术的核心包括了三大部分，分别是LTCC工艺技术、LTCC设计技术和LTCC材料技术。其中LTCC材料技术最为关键。但目前国际上商用化的高性能LTCC材料主要都被美国、日本和德国的几家大公司所垄断，国内在此领域始终未能取得关键性技术突破，一方面导致我国研发的LTCC集成器件和组件成本较高，不利于相应产品的应用和推广；另一方面由于在核心材料技术上受制于人，也严重阻碍了我国LTCC产业的发展。因此，开发拥有自主知识产权的高性能LTCC材料迫在眉睫。

LTCC微波介电陶瓷材料是LTCC材料中应用最为广泛的一个分支。一般的微波介电陶瓷材料烧结温度都在1100℃以上，但为了与LTCC工艺(烧结温度为800℃～950℃)兼容，需将其烧结温度降低到950℃以下。常采用的方法主要包括添加低熔氧化物或玻璃助烧、引入化学合成方法以及采用超细粉体做原料等等；后两种方法成本高昂、并有一定的工艺局限性，因而添加低熔氧化物或玻璃助熔是目前实现LTCC微波介电陶瓷材料的主要方法。但即便采取这种方法，目前许多微波介电陶瓷材料的烧结温度都太高，比较难实现低温烧结，其次，过多低熔氧化物或玻璃的掺入，也会对材料的损耗性能构成很大的影响，导致Q×f下降很大。并且常用的低熔氧化物B₂O₃及V₂O₅，会在LTCC工艺后期流延过程中易导致浆料粘度过大而不稳定，限制了其实际应用。因此，选择适宜的LTCC材料体系和降温的途径非常重要，是获得高性能LTCC材料的关键。此外，为了使LTCC材料能更好的应用在LTCC集成器件和组件中，对其谐振频率温度系数的要求也越来越高，即要求其介电性能随温度的变化应尽可能的小，这样才能更好的保证LTCC集成器件和组件性能的温度稳定性。