[发明专利]一种低介低损耗的LTCC微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微波电子材料领域，涉及一种低介的LTCC微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

LTCC材料是LTCC技术中低温共烧陶瓷作为基板的材料统称，LTCC材料的介电常数可以在很大范围内变动，增加了电路设计的灵活性LTCC材料经历了从简单到复合、从低介电常数到高介电常数和使用频段不断增加等发展过程。从技术成熟程度、产业化程度及应用广泛程度等角度来评价，目前LTCC技术是无源集成的主流技术。LTCC属于高新科技的前沿产品，广泛应用于微电子工业的各个领域，具有十分广阔的应用市场和发展前景。同时LTCC技术也将面临来自不同技术的竞争与挑战，必须继续强化自身技术发展和大力降低制造成本，不断完善或亟待开发相关技术。

目前，LTCC材料在日本、美国等发达国家已进入产业化、系列化和可进行材料设计的阶段。如美国 (ITRI)正积极主导开发可埋入电阻、电容的PCB技术，并预计2～3年后达到成熟阶段，届时将以MCM-L形式与LTCC/MLC技术在高频通信模块领域成为强有力竞争对手。至于以微电子技术为核心开发的MCM-D技术来制作高频通信模块，也正在美、日、欧各大公司内积极展开。如何继续保持LTCC技术在无线通讯组件领域的主流地位，还必须继续强化自身技术发展和大力降低制造成本，不断完善或亟待开发相关技术，如解决与器件集成化制备工艺中异质材料的匹配共烧，化学兼容性及机电性能与界面行为等问题。

采用低熔点氧化物或低熔点玻璃的掺杂可以降低陶瓷材料的烧结温度，但是降低烧结温度有限，而且不同程度会损坏材料性能，寻找自身具有烧结温度低的陶瓷材料引起研究人员的重视。整体而言，ZnWO₄材料本身的烧结温度不是很高，且具有较好的微波性能。通过合理的复合或掺杂设计，有望实现综合性能很好的低介的LTCC材料。

发明内容

本发明的目的在于，进一步改进本身的烧结温度不是很高的新型超低温共烧微波陶瓷基板材料的介电性能及其制备方法。

为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：

一种低介低损耗的LTCC微波介质陶瓷材料，包含ZnWO₄、纳米Na₂WO₄和玻璃，其分子式为(1-x-y)ZnWO₄ -xNa₂WO₄-yG，所述(1-x-y)ZnWO₄ -xNa₂WO₄-yG由ZnCO₃，WO₃，Na₂CO₃，CaO，SiO₂，Na₂O，Al₂O₃和Nd₂O₃制得。烧结温度为800～900℃左右，能实现较低的介电常数，其介电常数为8~10。

(1-x-y)ZnWO₄ -xNa₂WO₄-yG微波介质陶瓷材料中，x的取值范围为0.1～0.2，y的取值范围为0.3~0.4。

上述方案的陶瓷的制备步骤如下：

(1) 将CaO，SiO₂，Na₂O，Al₂O₃和Nd₂O₃按比例配料、混炼、高温熔制、淬火、研磨后制得玻璃G；

(2) 按化学计量比称量原料ZnCO₃，WO₃和Na₂CO₃，一次球磨、混料均匀后烘干物料；

(3) 将步骤(2)所得的烘干物料过筛后放入坩埚中压实，按3℃/min的升温速率升至700～800℃，保温2～4h，随炉冷却；

(4) 将步骤(3)所得的块状预烧料从坩埚中取出，进行二次球磨；

(5) 将步骤(4)所得到的二次球磨烘干后，加入质量分数为5%～10%的聚乙烯醇溶液进行造粒，并压成圆柱形；

(6) 将步骤(5)所得的样品放入马弗炉中，按3~5℃/min的升温速率升至650℃并保温2h，然后再按2℃～3℃/min的升温速率升温至800～900℃进行烧结，保温2～3h，再按1℃～2℃/min的降温速率降温至500℃，随后随炉冷却。