[发明专利]一种低温烧结复合微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，具体为一种低温烧结复合微波介质陶瓷材料及其制备方法。本发明材料的基料为BaTi₅O₁₁‑nCuO‑xM,0.005≤n≤0.020重量比，M为降烧剂，0.010≤x≤0.075重量比。M具体为：27.25％≤Ba₂CO₃≤46.74％、4.25％≤Li₂CO₃≤7.47％、8.65％≤SiO₂≤9.19％、25.59％≤B₂O₃≤38.29％、20.88％≤ZnO≤32.95％、1.58％≤Al₂O₃≤9.83％、0.29％≤MnCO₃≤0.95％。本发明提供的材料其烧结温度(875℃～920℃)，体系致密，介电常数(30～40)，损耗(≤10^‑4)，Qxf(GHz):20000～30000，且能够在LTCC工艺中与银良好共烧，易于工业化生产。可广泛应用于卫星通信中介质谐振器、滤波器、振荡器等微波器件中的低温高介电常数微波介质核心材料，具有重要工业应用价值。

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，涉及一种复合微波介质陶瓷材料，具体为一种低温烧结复合微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是指应用于微波(300MHz到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，是现代通信技术中的关键基础材料，被广泛应用于介质谐振器、滤波器、介质基片、介质波导回路、微波电容、双工器、天线等微波元器件。

应用于微波频段的介质陶瓷，应满足如下要求：(1)适宜的介电常数以利于器件的小型化(介质元器件的尺寸与介电常数ε_r的平方根成反比)；(2)高的品质因数Q以降低损耗，一般要求Q×f≥3000GHz(其中f为谐振频率)。；(3)稳定的接近零的频率温度系数，以保证器件的温度稳定性；(4)与银或铜有良好的共烧性。近年来随着电子信息技术不断向高频化和数字化方向发展，对元器件的小型化，集成化以至模块化的要求也越来越迫切。低温共烧陶瓷LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)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。近年来国内外的研究人员对一些低烧体系材料进行了广泛的探索和研究。在微波介质陶瓷BaO-TiO₂体系中，BaTi₅O₁₁具有良好的微波介电性能，但其具有高的烧结温度(＞1100℃)，不能直接与Ag、Cu等低熔点金属共烧，这在很大程度上限制了其在LTCC领域的应用。因此如何降低微波介质材料的烧结温度成了研究重点，目前通常采用的降低微波介质材料的烧结温度的方法有：(1)改进制备工艺如采用化学合成方法制备，降低烧结温度，但该方法工艺复杂，制作周期增加；(2)使用超细粉体作原料，提高粉体活性，降低陶瓷烧结温度，但该方法成本高；(3)添加低熔点氧化物或低熔点玻璃烧结助剂，在烧结过程中,低熔点氧化物或玻璃烧结助剂形成液相,降温效果明显,且工艺简单，易于批量生产。因此为降低制作成本，大多采用第三种方法降低微波介质材料的烧结温度。