[發明專利]一種介電常數可調的低溫共燒玻璃陶瓷復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201010174057.5
• 申請日: 2010-05-11
• 公開（公告）號: CN101857375A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 周濟;王睿;李勃;李龍土
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C03C10/16
• 分類號: C03C10/16
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明屬于電子陶瓷材料領域，具體涉及一種介電常數可調的低溫共燒玻璃陶瓷復合材料及其制備方法。

背景技術

近年來，在半導體技術飛速發展的帶動下，電子元器件不斷向小型化、集成化和高頻化方向發展，其對無源集成技術以及主要介質材料提出了更高的要求。在眾多電子材料中，低溫共燒陶瓷LTCC(Low?Temperature?Co-fired?Ceramic)材料，以其低的燒結溫度(不超過900℃)，高集成度以及與Ag、Cu等金屬電極良好的共燒特性成為無源集成介質材料的一個重要發展方向。

低溫共燒陶瓷被廣泛應用于無源集成電子器件之中，如多層陶瓷基板，諧振器，濾波器以及介質移相器等等。不同用途的低溫共燒陶瓷材料，對其性能(特別是介電性能)的要求也不盡相同。因此，實現低溫共燒陶瓷介電常數的系列化具有重要意義。

另一方面，對于無源集成模塊，往往要求具有不同介電常數的低溫共燒陶瓷器件同時共燒。這就要求不同介電常數的陶瓷材料具有盡可能相同或相近的燒結特性。而具有相同基方材料、不同介電常數的材料是實現這種異質共燒的主要途徑。

但遺憾的是，常見的低溫共燒陶瓷體系，如CaO-B₂O₃-SiO₂系，BaO-TiO₂-SiO₂-B₂O₃系以及(Mg，Ca)TiO₃、BaO-Nd₂O₃-TiO₂等玻璃陶瓷復合體系，其介電常數相對比較單一或者即便可以實現對介電常數的調控，但其可調節范圍通常比較窄。因此，為了迎合當今電子器件多功能化，模塊化以及微型化的發展趨勢，尋找介電常數系列化(4-2000)、并且具有低燒結溫度的新型介質材料具有重要的應用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有燒結溫度低、介電常數可調和介電損耗低的玻璃陶瓷復合材料及其制備方法。

本發明所提供的介電常數可調的低溫共燒玻璃陶瓷復合材料，由下述質量百分含量的原料制成：

Ba_xSr_1-xTiO₃，x＝0.3-1????????0.5～20％

含氟硅鋁酸鹽玻璃??????????????80～99.5％；

其中，所述含氟硅鋁酸鹽玻璃由下述質量百分含量的原料制成：

SiO₂：30-70％，AlF₃：20-50％；CaF₂：5-30％。

本發明所提供的一種介電常數可調的低溫共燒玻璃陶瓷復合材料的制備方法，包括以下步驟：按照上述配比分別稱取Ba_xSr_1-xTiO₃(x＝0.3-1)粉體以及含氟硅鋁酸鹽玻璃粉料，混合后置于球磨罐中，加入混合物質量1-2倍的無水乙醇或水，球磨20-28小時，出料烘干后過80-100目篩，即得到低溫共燒玻璃陶瓷復合材料。

上述Ba_xSr_1-xTiO₃(x＝0.3-1)粉體可采用傳統的固相反應法制得：以BaCO₃，SrCO₃以及TiO₂為原料，按照分子式中Ba/Sr/Ti的摩爾比配料，將原料混合后置于球磨罐中，加入混合物質量1-2倍的無水乙醇或水，球磨20-28小時，出料烘干后在1150-1250℃預燒3-5小時，研磨后在1300-1450℃燒結4-6小時，再研磨后過80-100目篩，即得到Ba_xSr_1-xTiO₃(x＝0.3-1)陶瓷粉體。

上述含氟硅鋁酸鹽玻璃粉料可以通過下述方法進行制備：以SiO₂，AlF₃和CaF₂為原料，根據前述的質量比配料，將原料混合后置于球磨罐中，加入混合物質量1-2倍的無水乙醇或水，球磨20-28小時后烘干。將得到的混合粉體在1300-1400℃熔制成液態玻璃，淬火、干燥、粉碎后，再將得到的玻璃粉置于球磨罐中，加入玻璃粉質量1.5倍的水，球磨20-28小時，干燥后即得到含氟硅鋁酸鹽玻璃粉料。