[發明專利]一種介電可調的低溫共燒陶瓷材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200610027784.2
• 申請日: 2006-06-19
• 公開（公告）號: CN101092300A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 翟繼衛;丑修建
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B35/465
• 分類號: C04B35/465;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 余明偉;錢春新

技術領域

本發明屬于電子材料與器件技術領域，具體涉及一種燒結溫度在950℃以下的陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

信息技術的飛速發展，迫切要求高速數據和高電流密度傳輸，電子線路日益向微型化、集成化和高頻化的方向發展，這就對電子元件提出了尺寸微小、高頻、高可靠性、成本低廉和高集成度的要求。低溫共燒陶瓷(LTCC)技術就是將元件和線路以印刷方式整合至多層陶瓷基板上，再通過低溫一次燒結，使元件穩定地埋入基板結構中，從而達到元件高度集成化及產品小型化的目的。

對于LTCC技術而言，作為無源元件集成的主流技術，不但可以解決片式元件的封裝尺寸極限問題，而且具有以下優點：

(1)在2.4MHz～80GHz頻率范圍內，LTCC技術帶來的信號損失遠遠低于多層線路板技術；

(2)由于批量生產設備和工藝的引入，原材料成本降低以及在中國進行加工制造，LTCC產品的成本得以大幅度的降低；

(3)由于使用嵌入元件而不是線路板上的表面貼裝元件，模塊尺寸減小20％～40％，系統成本更低；

(4)滿足無線應用RF頻率范圍要求的電子模塊材料中，LTCC材料是最理想的材料。

LTCC技術用高性能電子材料是LTCC器件開發與生產的一個重要方面，利用鐵電陶瓷材料的電學非線性是實現無源可調諧微波器件的重要技術途徑，開發應用于微波可調器件的BST低溫共燒陶瓷材料已成為當前的研究熱點。

近年來，鈦酸鍶鋇(BST)陶瓷材料由于在直流電場作用下，具有介電常數非線性可調的優異介電性能，在微波可調器件(移相器、濾波器等)應用領域有著重要的意義。但是，采用傳統的電子陶瓷制備工藝，BST陶瓷的燒結溫度一般在1350℃以上，如此高的燒結溫度基本不能與廉價銀、銅電極材料共燒，很難滿足LTCC的技術要求。此外，對于BST陶瓷材料，一般具有高的介電常數，在微波可調器件應用方面，要求材料具有合適的介電常數，才能滿足阻抗匹配。因此，LTCC技術用BST陶瓷材料開發的關鍵難點也就是在保證材料具備適當的介電性能(介電常數、高低頻介電損耗以及可調性等)的前提下，如何解決材料的低溫燒結(即與廉價銀、銅電極材料共燒)問題。

對于提高BST材料的介電性能的手段主要還是通過摻雜改性，美國專利us5,635,434“Louise?Sengupta，Warwick.Ceramic?Ferroelectric?Composite?Material-BSTO-MagnesiumBased?ompound.”報道利用Mg類改性劑(MgO、MgZrO₃、MgAl₂O₄、MgTiO₃)來改性，Mg類改性劑對降低BST陶瓷的介電常數都有顯著的效果，而MgO對降低BST陶瓷的低頻損耗效果最好，但使材料的電壓可調性下降；這些通過Mg類改性劑的摻雜雖然有效降低了BST陶瓷的介電常數和介電損耗，但燒結溫度都在1350℃以上，基本不能滿足LTCC工藝的要求。