[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

有效

• 申請號: 201210115855.X
• 申請日: 2012-04-18
• 公開（公告）號: CN102633500A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 翟繼衛;唐林江;沈波
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B35/468
• 分類號: C04B35/468;C04B35/47;C04B35/63
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

技術領域

本發明涉及電子材料與器件技術領域，尤其涉及一種具有介電可調特性和低溫共燒特性的復合微波陶瓷材料及其低溫共燒陶瓷器件的制備方法。

背景技術

低溫共燒陶瓷(Low?Temperature?Co-fired?Ceramic，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節電性能，在微波可調器件(移相器、微波器等)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，鈦酸鍶鋇(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和導電率優良的銀、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，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、具有介電可調特性且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用陶瓷粉料大多是無介電可調且介電常數較低(小于50)，對于同時具有介電可調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

本發明的目的是提供一種具有介電可調特性和低溫共燒特性的復合微波陶瓷材料及其低溫共燒陶瓷器件的制備方法，以滿足LTCC技術的要求，適用于多層可調微波器件和電調低溫共燒功能模塊的應用開發。

經過發明人的大量實驗研究發現，選用Ba_1-xSr_xTiO₃-AMoO₄-yB₂O₃.zLi₂O復合微波陶瓷材料體系進行摻雜改性，得到一種介電常數系列化，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可調低溫共燒功能模塊設計開發的關鍵材料。

本發明第一方面提供一種具有介電可調特性和低溫共燒特性的復合微波陶瓷材料，其各組分的重量百分比為：

Ba_1-xSr_xTiO₃，式中x＝0.4～0.6??50wt％～88wt％，

AMoO₄，式中A＝Ba，Sr或Ca??10wt％～48wt％，

yB₂O₃·zLi₂O，式中y/z(摩爾比)＝0.5～1??2wt％-10wt％。

優選的，一種具有介電可調特性和低溫共燒特性的復合微波陶瓷材料，其各組分的重量百分比為：

Ba_1-xSr_xTiO₃，式中x＝0.4～0.6???70wt％～87wt％，

AMoO₄，式中A＝Ba，Sr或Ca??10wt％～27wt％，

yB₂O₃·zLi₂O，式中y/z＝0.5～1??3wt％～6wt％。

本發明第二方面提供所述低溫燒結陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

按配比稱取Ba_1-xSr_xTiO₃(x＝0.4～0.6)粉料、AMoO₄(A＝Ba，Sr或Ca)粉料和yB₂O₃·zLi₂O粉料，加入氧化鋯球和無水乙醇或水，球磨20～24小時，出料烘干研磨成粉體，過200目篩即得低溫共燒陶瓷材料。

優選的，上述制備的陶瓷材料粉體按現有技術可制成各種陶瓷樣品、器件或陶瓷厚膜等，如果暫時不用，可將得到的粉料在200～300℃烘干煅燒2～3小時后研磨成粉，再過100～200目篩保存。