[发明专利]一种低温烧结Ca5

说明书

本发明属于介质陶瓷领域，提供一种低温烧结Ca₅Mn_4‑xMg_xV₆O₂₄微波介质材料及其制备方法，用以解决现有微波介质材料在低烧结温度和高Q×f值难以兼顾的问题；本发明采用M g元素来部分取代Mn，能够提高原子堆积率和阳离子有序度，同时还能控制晶粒均匀生长，从而大大提高了品质因数(Q×f)，并且降低了烧结温度；即使其同时实现低烧结温度和高Q×f值，具体为：烧结温度为815～890℃，介电常数为9～12，Q×f值为50000～63000GHz，谐振频率温度系数为：‑77ppm/℃～‑72ppm/℃；同时，本发明微波介质材料制备工艺简单，材料价格低廉、储量丰富，使得高性能的微波陶瓷基板实现低成本工化生产成为可能。

技术领域

本发明属于介质陶瓷领域，具体涉及一种低温烧结Ca₅Mn_4-xMg_xV₆O₂₄微波介质材料及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是指应用于微波频段电路中作为介质材料完成一定功能的陶瓷，在现代通信技术中不可或缺，通常被应用在移动电话，卫星，军事雷达等重要领域中。随着电子信息技术不断地向高频化和数字化发展，器件小型化，集成化以及模块化在现代通讯工具中发挥着越来越大的作用。低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)技术因其集成密度高，高频特性好，被广泛应用于制造集成电子元器件。

一般应用于LTCC技术的微波介质材料应具有以下特点：(1)适宜的介电常数；(2)高的品质因数(Q×f)以降低损耗，一般要求Q×f≥10000GHz；(3)较小的谐振频率温度系数，低的谐振频率温度系数意味着器件的中心频率随温度变化小，有利于提高工作的稳定性；(4)与银或铜有良好的共烧性，这就要求介质材料烧结温度要低于950℃。近些年来国内外的研究人员对LTCC陶瓷材料进行了广泛的研究和探索，许多微波介质材料为了满足LTCC的温度要求(烧结致密温度低于950℃)一般都会采用添加微晶玻璃以及低熔点氧化物等助烧剂。例如R.Umemura等人2006年在Journal of Alloys and Compounds中发表的文章Low-temper ature sintering-microwave dielectric property relations in Ba₃(VO₄)₂ceramic中报道了Ba₃(VO ₄)₂中掺入0.5wt％B₂O₃能够把烧结温度从1600℃降到950℃，但是在烧结温度降低的同时，恶化了其微波介电性能，如Q×f值从62347GHz降到了41065GHz；可以看出添加助烧剂的方法虽然能起到降烧的作用，但是所形成的结构难于控制，同时所形成的其他相往往具有相对较高的介质损耗，大大提高材料的介质损耗，使得制备出来的微波介质材料介电性能大幅恶化，且制备工艺复杂，能耗高，因此开发不需要添加助烧剂的低温烧结高Q×f值的微波陶瓷迫在眉睫。