[發明專利]介電可調低溫共燒復合微波陶瓷材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200710046530.X
• 申請日: 2007-09-27
• 公開（公告）號: CN101164967A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 翟繼衛;丑修建;姜海濤;王思維
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B35/462
• 分類號: C04B35/462;C04B35/468;C04B35/47;C04B35/622;H01B3/12
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 余明偉;許亦琳

技術領域

本發明屬于電子材料與器件技術領域，具體涉及一類具有介電可調特性和低溫燒結特性的復合微波陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

隨著電子信息產業的高速發展，電子功能器件和微波系統的開發與應用朝著小型化、功能模塊化、應用高頻化與寬頻化、微電子電路集成化、設計片式化以及成本低廉化的方向發展。因此，新型功能微波陶瓷材料及其片式元器件的制備技術已成為當今的一大研究熱點。具有介電可調和低溫燒結特性的復合微波陶瓷作為電調諧微波諧振器、濾波器以及微波介質天線等可調微波元器件的關鍵材料，具有重要的應用價值，可以廣泛地應用于移動通訊、衛星定位系統(GPS)、汽車電子產品、雷達以及軍用的制導系統等領域，受到研究者、產業界的高度重視。

利用鐵電材料的電學非線性是實現無源可調微波器件的重要技術途徑之一，而單純的BaTiO₃基鐵電材料體系，往往具有較高的介電常數(ε_r＞2000)，在可調微波器件應用方面，很難滿足其空間阻抗匹配的要求。對于常規傳統的微波陶瓷材料，如Bi₂O₃-ZnO-Nb₂O₅，Bi₂O₃-ZnO-Ta₂O₅，BaZn_1/3Ta_2/3O₃，BaMg_1/3Ta_2/3O₃等材料體系，其功能特性相對較為單一，基本不具有介電可調特性，也不能滿足可調微波器件的設計要求。同時，BaTiO₃基鐵電材料和微波陶瓷材料的燒結溫度一般都在1000℃以上，還不能很好的滿足低溫共燒陶瓷(LTCC)技術的需求(即與廉價銀、銅電極材料共燒)，難于實現微波器件模塊化和尺寸小型化。因此，在當今電子器件多功能化、功能模塊化和尺寸小型化的發展趨勢下，尋找介電常數系列化(50～2000)、具有介電可調特性且可以低溫燒結的新型微波介質陶瓷材料體系是一個重要的發展方向。

目前，國內、外開發的LTCC用陶瓷粉料大多都是普通粉料，應用于LTCC基板材料，無介電可調特性，且介電常數相對較低(ε_r≤50)，對于同時具有介電可調特性和低溫共燒特性的微波介質材料及其制備方法還鮮見報道。

發明內容

本發明的目的之一是提供一類具有介電可調特性和低溫燒結特性的復合微波介質材料。以滿足LTCC技術要求，適用于多層可調微波器件和電調諧低溫共燒功能模塊的應用開發。

本發明的另外一個目的是提供上述這種具有介電可調特性和低溫燒結特性的復合微波陶瓷材料的制備方法。

本發明的發明人經過大量試驗研究發現，選用xB₂O₃·yLi₂O低熔點玻璃對Ba_1-xSr_xTiO₃-Mg₂TiO₄和Ba_1-xSr_xTiO₃-Zn₂TiO₄復合微波陶瓷材料體系進行摻雜改性，得到一類介電常數系列化，且同時具有介電可調特性和低溫燒結特性的復合微波陶瓷材料，滿足低溫共燒陶瓷(LTCC)技術要求，可以作為多層可調微波器件和電調諧低溫共燒功能模塊設計開發的關鍵材料。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種介電可調的低溫燒結復合微波陶瓷材料，以低溫燒結復合微波陶瓷材料的總重量為基礎計，各組分及其重量百分含量為：

Ba_1-xSr_xTiO₃(x＝0.3～0.6)??20.0wt％～97.5wt％，優選35wt％-95％wt％

M₂TiO₄(M＝Mg或Zn)??????????0.0wt％～77.5wt％，?優選0.0wt％-60wt％

xB₂O₃·yLi₂O玻璃(x/y＝0.5～1.0)2.5wt％～15.0wt％，優選5wt％-10wt％