[發(fā)明專利]Li2O-CoO-TiO2三元體系微波介質(zhì)材料及低溫?zé)Y(jié)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010233096.8
• 申請日: 2010-07-20
• 公開（公告）號: CN101891461A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 褚冬進(jìn);方亮;周煥福;陳秀麗;楊曌
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號: C04B35/462
• 分類號: C04B35/462;C04B35/622
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低溫?zé)Y(jié)鋰基微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法，屬于微波介質(zhì)陶瓷領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微波介電陶瓷是指應(yīng)用于微波頻段(主要是UHF、SHF頻段)電路中作為介質(zhì)材料并完成一種或多種功能的陶瓷，在現(xiàn)代通訊中被廣泛用作諧振器、濾波器、介質(zhì)基片、介質(zhì)導(dǎo)波回路等元器件，是現(xiàn)代通信技術(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，已在便攜式移動(dòng)電話、汽車電話、無繩電話、電視衛(wèi)星接受器、軍事雷達(dá)等方面有著十分重要的應(yīng)用。

應(yīng)用于微波頻段的介電陶瓷，應(yīng)滿足如下介電特性的要求：(1)高的相對介電常數(shù)ε_r以利于器件的小型化，一般要求ε_r≥20；(2)高的品質(zhì)因數(shù)Q值或介質(zhì)損耗tanδ以降低噪音，一般要求Q×f≥3000；(3)諧振頻率的溫度系數(shù)τ_f盡可能小以保證器件具有好的熱穩(wěn)定性，一般要求-10ppm/℃≤τ_f≤+10ppm/℃。國際上從20世紀(jì)30年代末就有人嘗試將電介質(zhì)材料應(yīng)用于微波技術(shù)。

近年來，隨著電子信息技術(shù)不斷向高頻化和數(shù)字化方向發(fā)展，對元器件的小型化，集成化以至模塊化的要求也越來越迫切。低溫共燒陶瓷LTCC(LowTemperature?Co-fired?Ceramics)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。低溫共燒陶瓷系統(tǒng)(LTCC)的燒結(jié)溫度低，可用電阻率低的金屬作為多層布線的導(dǎo)體材料，可以提高組裝密度、信號傳輸速度，并且可內(nèi)埋于多層基板一次燒成的各種層式微波電子器件，因此廣泛用在高速高密度互連多元陶瓷組件(MCM)之中。

LTCC共燒技術(shù)具有組裝密度高，介電損耗低，可用于高微波頻段，獨(dú)石結(jié)構(gòu)高可靠性與IC熱匹配好等特點(diǎn)，因此有著極廣的應(yīng)用前景。用于作為形成多層陶瓷電容器中的內(nèi)電極的材料是Pd、Pt和Au等貴金屬。但是，這些材料成本昂貴。因此，可以考慮使用價(jià)格低廉的金屬如Ag來代替貴金屬。但是，Ag的熔點(diǎn)為960℃，而一般微波陶瓷的燒結(jié)溫度大都在1300℃左右。如果將Ag與燒結(jié)溫度高于960℃的介電陶瓷合并在一起形成多層陶瓷電容器，則會(huì)出現(xiàn)在介電陶瓷材料燒結(jié)過程中Ag被熔化出來的問題。因此為了與LTCC工藝相兼容，必須降低材料的燒結(jié)溫度。添加低熔點(diǎn)氧化物或玻璃燒結(jié)助劑以降低微波介質(zhì)材料的燒結(jié)溫度是最為常見的一種降低燒結(jié)溫度的方法，這種方法也越來越受到人們的廣泛重視。

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)中LTCC的不足，提供一種尖晶石結(jié)構(gòu)低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法，該低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料從LTCC低溫共燒的角度出發(fā)，在Li₂CoTi₃O₈中通過摻雜少量的低熔點(diǎn)燒結(jié)助劑M，其中M為H₃BO₃、BaCu(B₂O₅)、V₂O₅中的一種，其燒結(jié)溫度可成功降至900℃左右，同時(shí)保持優(yōu)異的微波性能。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的：

這種低溫?zé)Y(jié)LTCC微波介質(zhì)陶瓷材料，由重量百分比為96～99.5％的Li₂CoTi₃O₈和重量百分比為0.5～4％的低熔點(diǎn)物質(zhì)M組成，其中M為H₃BO₃、BaCu(B₂O₅)和V₂O₅中的一種。

制備上述低溫?zé)Y(jié)尖晶石結(jié)構(gòu)LTCC微波介質(zhì)陶瓷材料的步驟如下：

1)首先將99.9％以上的分析純原料Li₂CO₃、Co₂O₃和TiO₂按摩爾比Li₂CO₃∶Co₂O₃∶TiO₂＝2∶1∶6配制成主粉體；

2)將步驟(1)配制成得主粉體濕式球磨混合12小時(shí)，溶劑為蒸餾水，烘干后在900℃大氣氣氛中預(yù)燒4小時(shí)，然后將預(yù)燒粉末粉碎，向其中加入重量百分比為0.5～4％的低熔點(diǎn)物質(zhì)M，其中M為H₃BO₃、BaCu(B₂O₅)和V₂O₅中的一種；