[發(fā)明專利]鉬基低溫?zé)Y(jié)溫度穩(wěn)定型微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310012314.9
• 申請(qǐng)日: 2013-01-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103044025A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪宏;郭靖;周迪;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: 徐文權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法，尤其是一種鉬基低溫?zé)Y(jié)溫度穩(wěn)定型微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代移動(dòng)通信、無(wú)線局域網(wǎng)、軍事雷達(dá)等設(shè)備正趨向于小型化、輕型化、高可靠性、多功能及低成本化方向發(fā)展，對(duì)以微波介質(zhì)陶瓷為基礎(chǔ)的微波元器件提出了更高的要求，這使得低溫共燒陶瓷技術(shù)（LTCC）等組件整合技術(shù)迅猛發(fā)展。

LTCC技術(shù)是近年來(lái)興起的一種令人矚目的多學(xué)科交叉的整合組件技術(shù)，涉及電路設(shè)計(jì)、材料科學(xué)、微波技術(shù)等廣泛領(lǐng)域。它是采用厚膜材料，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的結(jié)構(gòu)，將電極材料、基板、電子器件等一次性燒成，能用于實(shí)現(xiàn)高集成度、高性能的電子封裝技術(shù)。LTCC技術(shù)的開(kāi)發(fā)，將電子元器件包括無(wú)源元件及有源元件與線路整合在多層結(jié)構(gòu)中來(lái)達(dá)到集成化，使電子產(chǎn)品體積利用率的提高得以實(shí)現(xiàn)。與其他組件整合技術(shù)相比，LTCC技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)：LTCC技術(shù)的燒結(jié)溫度一般低于950℃，可以采用金、銀、銅等電阻率低的金屬作為導(dǎo)電材料，降低了工藝難度并提高了信號(hào)傳輸速度；LTCC材料的介電常數(shù)可以在很大的范圍內(nèi)變動(dòng)，使電路設(shè)計(jì)更靈活多變；具有良好的溫度特性，如具有較小的熱膨脹系數(shù)、較小的諧振頻率溫度系數(shù)，可適應(yīng)大電流及耐高溫特性要求；具有更高的可靠性，可用于惡劣環(huán)境；可以得到更細(xì)的布線線寬和線間距，提高了電路的集成度。微波介質(zhì)陶瓷材料作為L(zhǎng)TCC技術(shù)的關(guān)鍵材料之一，應(yīng)該具有低損耗（高Q×f值）、近零的諧振頻率溫度系數(shù)（溫度穩(wěn)定：TCF~0）、低燒結(jié)溫度（<960℃）、能與Ag或Cu電極匹配共燒、環(huán)保（無(wú)鉛，不含或含有少量有毒原材料）的特性。

但是，絕大部分的微波介質(zhì)陶瓷材料不具有低燒結(jié)溫度（<960℃）及近零的諧振頻率溫度系數(shù)，不適合LTCC技術(shù)的要求，因此開(kāi)發(fā)和研究低溫?zé)Y(jié)溫度穩(wěn)定型微波介質(zhì)陶瓷材料體系就變得非常的有意義了。1、獲得低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料的方法主要有以下幾種：（1）采用化學(xué)合成的方法，使材料成相成瓷的溫度降低；（2）使用顆粒細(xì)小的粉體作為原始材料，增大燒結(jié)動(dòng)力；（3）添加低熔點(diǎn)的氧化物或玻璃等燒結(jié)助劑，利用液相燒結(jié)的方式降溫；（4）選用固有燒結(jié)溫度低的微波介質(zhì)陶瓷體系。2、獲得溫度穩(wěn)定型微波介質(zhì)陶瓷材料的方法有以下幾種：（1）陶瓷-陶瓷復(fù)合的方式。將具有正負(fù)TCF值的微波介質(zhì)陶瓷材料復(fù)合在一起可以將材料的諧振頻率溫度系數(shù)調(diào)節(jié)為零。（2）固溶體的方式。由于材料的結(jié)構(gòu)與性能之間存在密切的關(guān)系，因此可以通過(guò)離子取代形成固溶體的方式對(duì)陶瓷材料的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到調(diào)節(jié)陶瓷材料諧振頻率溫度系數(shù)的目的。

綜上所述，微波技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了微波元器件向小型化、集成化的發(fā)展。LTCC技術(shù)以其優(yōu)異的電學(xué)、熱學(xué)、機(jī)械特性成為當(dāng)前電子元件集成化、模塊化的首選方式，廣泛用于宇航工業(yè)、軍事、無(wú)線通信、全球定位系統(tǒng)、無(wú)線局域網(wǎng)、汽車等領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。因此，化學(xué)組成和制備工藝簡(jiǎn)單、燒結(jié)溫度低、具有溫度穩(wěn)定性、微波介電性能優(yōu)異且能與銅或銀電極共燒的新型微波介質(zhì)陶瓷材料將是今后的研究熱點(diǎn)。

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)的缺點(diǎn)，提供一種鉬基低溫?zé)Y(jié)溫度穩(wěn)定型微波介質(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燒結(jié)的、諧振頻率溫度系數(shù)（TCF）接近零的可應(yīng)用于LTCC技術(shù)的高性能微波介質(zhì)陶瓷材料，其最低燒結(jié)溫度可以達(dá)到650°C、最小|TCF|值可以達(dá)到2.4ppm/°C。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)解決的：

這種鉬基低溫?zé)Y(jié)溫度穩(wěn)定型微波介質(zhì)陶瓷材料的結(jié)構(gòu)表達(dá)式為：(A'_0.5Bi_0.5)_1-xA″_xMoO₄，其中A'為Na¹⁺或K¹⁺；A″為Ca²⁺，Sr²⁺或Ba²⁺；0.10≤x≤0.95。

上述微波介質(zhì)陶瓷材料是基于MoO₃的ABO₄型固溶體。

本發(fā)明還提出一種上述鉬基低溫?zé)Y(jié)溫度穩(wěn)定型微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：