[發(fā)明專利]低溫共燒鋰鎂鈦微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210151028.6
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN102674829A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳國華;包燕;侯美珍;秦杰
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: C04B35/465
• 分類號: C04B35/465;C03C12/00;C04B35/622;H01B3/12
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 巢雄輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子信息材料及其制造領(lǐng)域，涉及一種微波介質(zhì)陶瓷材料，特別是一種低溫共燒鋰鎂鈦微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)

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，對元器件的微型化、集成化和模塊化的要求日益迫切，低溫共燒陶瓷LTCC（Low?Temperature?Co-fired?Ceramics）因其優(yōu)異的電學(xué)、機(jī)械、熱學(xué)及工藝特性以及高可靠性，已經(jīng)成為電子器件模塊化的主要技術(shù)之一。LTCC系統(tǒng)的燒結(jié)溫度低，可用導(dǎo)電率高的賤金屬（如Ag、Cu等）作為多層布線的導(dǎo)體材料，從而可提高組裝密度和信號傳輸速度，并可一次燒成“獨石結(jié)構(gòu)”微波電子器件，因此廣泛用于高速高密度互連多元陶瓷組件（MCM）之中。利用LTCC共燒技術(shù)制造的具有獨石結(jié)構(gòu)的微波器件，具有介電損耗低、成本低、可靠性高及與集成電路（IC）熱匹配好等特點，因此有著極廣的應(yīng)用前景。因此，降低材料的燒結(jié)溫度（≤925℃），使其能夠與Ag或Cu共燒是目前微波介質(zhì)陶瓷研究的主要方向。

大多數(shù)商用的微波介質(zhì)材料雖然具有優(yōu)異的微波介電性能，但是其燒結(jié)溫度一般超過1200?℃，因此必須降低材料的燒結(jié)溫度以滿足LTCC工藝的要求。降低微波介質(zhì)材料燒結(jié)溫度的主要有：添加低熔點氧化物或低熔點玻璃；引入化學(xué)合成方法；使用超細(xì)粉作原料。化學(xué)合成方法和超細(xì)粉作原料將會導(dǎo)致工藝過程復(fù)雜，制造成本和周期較長。相比較而言，添加適量的低熔點氧化物或低熔點玻璃，工藝簡單，成本低廉，易于材料批量化生產(chǎn)，并且不會惡化材料的微波介電性能。世界著名的幾大制造商（杜邦、IBM、Ferro、Hereus）均采用過添加低熔點玻璃來降低材料的燒結(jié)溫度到900?℃附近，以便能夠與Ag電極共燒。

例如：公開號為：CN101786875A，名稱為《低溫?zé)Y(jié)尖晶石結(jié)構(gòu)微波介質(zhì)材料及其制備方法》的中國發(fā)明專利，公開了一種在900℃燒結(jié)的添加低熔點物質(zhì)的Li₂MgTi₃O₈陶瓷材料（低熔點物質(zhì)為B₂O₃、BaCu(B₂O₅)和V₂O₅中的一種）。但該材料的綜合性能還不夠好，尤其是品質(zhì)因數(shù)Q×f偏低（6600GHz≤Q×f≤40000GHz），而且添加物B₂O₃和V₂O₅在流延制備生帶有不利影響。

綜上所述，隨著微波通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，對微波元器件的便攜式、微型化提出了新的要求。用高介電常數(shù)微波材料制造的微波諧振器可極大減小器件尺寸，但進(jìn)一步微型化的出路在于MCM的發(fā)展。在制造MCM用多層電路基板時，LTCC技術(shù)具有獨特的技術(shù)優(yōu)勢，因此與LTCC技術(shù)相適應(yīng)的多層介質(zhì)器件和相關(guān)材料得到了業(yè)界廣泛的重視和研究開發(fā)。適用于LTCC技術(shù)、微波性能優(yōu)異、能與Ag電極共燒良好、化學(xué)組成和制備工藝簡單、成本低廉的新型微波介質(zhì)陶瓷材料是一類極具產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景的新材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中LTCC的不足，提供一種低溫共燒鋰鎂鈦微波介質(zhì)材料及其制備方法。該低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料是在Li₂MgTi₃O₈中通過添加少量低熔點玻璃，其燒結(jié)溫度可降到875?℃左右，同時具有更加優(yōu)秀的微波介電性能。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

一種低溫共燒鋰鎂鈦微波介質(zhì)陶瓷材料，它由主成分Li₂MgTi₃O₈及低熔點玻璃粉組成，玻璃粉以粉末形式加入到Li₂MgTi₃O₈主粉體中，然后在球磨機(jī)中混勻、干燥、造粒、燒結(jié)制成。按照配方：Li₂MgTi₃O₈+玻璃粉進(jìn)行配料，其中：玻璃粉占Li₂MgTi₃O₈質(zhì)量的0.5～3wt%。低熔點玻璃為LMB（Li₂O-MgO-B₂O₃）玻璃。

一種低溫共燒鋰鎂鈦微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）合成Li₂MgTi₃O₈，備用；