[發(fā)明專利]一種鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010170146.2
• 申請(qǐng)日: 2010-05-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101870584A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周迪;汪宏;姚熹;龐利霞;吳新光;郭靖;張高群
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/495
• 分類號(hào): C04B35/495;C04B35/622
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬(wàn)壽

技術(shù)領(lǐng)域

???本發(fā)明屬于電子陶瓷及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種在低溫下燒結(jié)的鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備。

背景技術(shù)

近年來(lái)由于微波技術(shù)設(shè)備向小型化、集成化以及民用方向發(fā)展，國(guó)際上展開(kāi)了大規(guī)模的對(duì)微波介質(zhì)材料的研究工作。隨著近年來(lái)LTCC（低溫共燒陶瓷）技術(shù)的廣泛使用，尋找、制備與研究中低損耗（Qf>5000GHz）低燒（低于Ag、Cu、Au、Al等常用金屬的熔點(diǎn)）且跟金屬電極燒結(jié)匹配、低成本（不含或者含有少量貴重金屬）、環(huán)保（至少無(wú)鉛，盡量不含或者含有較少有毒原材料）的新型微波介質(zhì)陶瓷成為了人們研究的熱點(diǎn)。

低溫共燒陶瓷LTCC（LowTemperatureCo-firedCeramics）技術(shù)以其優(yōu)異的電學(xué)、機(jī)械、熱學(xué)及工藝特性，已經(jīng)成為電子器件模塊化的主要技術(shù)之一。顧名思義，LTCC技術(shù)指的就是將電極跟陶瓷生坯一起燒結(jié)的技術(shù)。LTCC一大特點(diǎn)就是可以同時(shí)加工各個(gè)不同的平行層，這就大大加快了生產(chǎn)效率。LTCC技術(shù)可使每一層電路單獨(dú)設(shè)計(jì)而不需要很高成本，能使多種電路封裝在同一多層結(jié)構(gòu)中，可以制作層數(shù)很高的電路基板，并可將多個(gè)無(wú)源元件埋入其中，有利于提高電路的組裝密度。能集成的元件種類多、參量范圍大，除L/R/C（電感、電阻、電容）外，還可以將敏感元件、電路保護(hù)元件等集成在一起。正是因?yàn)橐陨纤龅姆N種優(yōu)點(diǎn)，LTCC技術(shù)正逐漸成為高頻基板和集成器件應(yīng)用的首選方法。

自上世紀(jì)七十年代以來(lái)，微波介質(zhì)陶瓷的研究已經(jīng)接近四十年了，如果不考慮燒結(jié)溫度的高低，到現(xiàn)在為止已經(jīng)至少有幾百種體系，上萬(wàn)種具備良好微波介電性能的陶瓷被開(kāi)發(fā)出來(lái)。但是大部分微波介質(zhì)陶瓷都有著較高的燒結(jié)溫度（≥1000^oC）。為了使其可以用在LTCC領(lǐng)域，就得先降低它們的燒結(jié)溫度。一般來(lái)說(shuō)，有兩種降低燒結(jié)溫度的方法：1、改善粉體制備方法，使用粒徑小（低于500nm）且均勻的粉體進(jìn)行燒結(jié)；2、添加助燒劑，比如低熔點(diǎn)的氧化物（V₂O₅、CuO、Bi₂O₃或者B₂O₃等等）或者低軟化點(diǎn)的玻璃相。第一種方法的缺點(diǎn)在于，小粒徑的粉體不容易制備，一般使用濕化學(xué)的方法等等，效率低成本高。第二種方法的缺點(diǎn)在于，燒結(jié)助劑的添加往往會(huì)引入雜相，惡化陶瓷的微波介電性能，但由于其價(jià)格低廉實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單，一直以來(lái)都是非常受歡迎的方法。近十幾年來(lái)，尋找材料本身具有低燒溫度（<800^oC）的體系這一有效的方法越來(lái)越受到人們關(guān)注。開(kāi)發(fā)一系列具有不同介電常數(shù)，低介電損耗，低燒結(jié)溫度且有燒結(jié)匹配金屬的新型微波介質(zhì)材料勢(shì)在必行。

綜上所述，隨著微波介質(zhì)陶瓷廣泛應(yīng)用于介質(zhì)諧振器、濾波器、介質(zhì)波導(dǎo)、介質(zhì)基板以及介質(zhì)超材料等領(lǐng)域，為了滿足器件小型化以及集成化的發(fā)展需要，低溫共燒陶瓷技術(shù)（LTCC）以其不可替代的奇特優(yōu)勢(shì)，逐漸成為器件開(kāi)發(fā)制造的主流技術(shù)。因此，當(dāng)前的主要任務(wù)是研發(fā)一系列適用于LTCC技術(shù)、微波性能優(yōu)異、具有共燒匹配金屬電極、化學(xué)組成及制備工藝簡(jiǎn)單的低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)材料的不足，提供一種鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法，該陶瓷材料是一種不需要添加任何助燒劑就可以在低溫下（<700^oC）燒結(jié)的可應(yīng)用于LTCC的高性能鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料，其最低燒結(jié)溫度低至570^oC。

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種鉬基低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料，它燒結(jié)后的相對(duì)介電常數(shù)為8.5~11.1，低的低頻介電損耗（tanδ<5×10^-4，1MHz），良好的微波性能（Qf=36,000GHz~108,000GHz），諧振頻率溫度系數(shù)可調(diào)（TCF=-73ppm/^oC~-90ppm/^oC），另外它的主要特點(diǎn)是可以在非常低的燒結(jié)溫度下（570^oC~630^oC）進(jìn)行燒結(jié)，化學(xué)組成及制備工藝簡(jiǎn)單。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供上述超低溫?zé)Y(jié)鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法。