[發明專利]一種溫度穩定型低溫燒結LTCC微波介質陶瓷材料及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201310379784.9
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103467092A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 龐利霞;周迪;劉衛國
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術領域

本發明屬于電子陶瓷及其制造技術領域，具體涉及一種溫度穩定型低溫燒結LTCC微波介質陶瓷材料及其制備方法和應用。

背景技術

低溫共燒陶瓷（Low?Temperature?Co-fired?Ceramic?LTCC）技術是近年發展起來的令人矚目的整合組件技術，已經成為無源集成的主流技術，成為無源元件領域的發展方向和新的元件產業的經濟增長點。利用LTCC制備片式無源集成器件和模塊具有許多優點，首先，陶瓷材料具有優良的高頻高Q特性；第二，使用電導率高的金屬材料作為導體材料，有利于提高電路系統的品質因子；第三，可適應大電流及耐高溫特性要求，并具備比普通PCB電路基板優良的熱傳導性；第四，可將無源組件埋入多層電路基板中，有利于提高電路的組裝密度；第五，具有較好的溫度特性，如較小的熱膨脹系數、較小的介電常數溫度系數，可以制作層數極高的電路基板，可以制作線寬小于50μm的細線結構。另外，非連續式的生產工藝允許對生坯基板進行檢查，從而提高成品率，降低生產成本。

LTCC器件按其所包含的元件數量和在電路中的作用，大體可分為LTCC元件、LTCC功能器件、LTCC封裝基板和LTCC模塊基板。國內LTCC器件的開發比國外至少落后5年。這主要是由于電子終端產品發展滯后造成的。

LTCC功能器件和模塊主要用于GSM、CDMA和PHS手機、無繩電話、WLAN和藍牙等通信產品，除40多兆的無繩電話外，這幾類產品在國內是近5年才發展起來的。國內的終端產品為了盡快搶占市場，最初的設計方案大都是從國外買來的，甚至方案與元器件打包采購，其所購方案都選用了國外元器件。前幾年終端產品生產廠的主要目標是擴大市場份額，成本壓力不大，無法顧及元器件國產化。隨著終端產品產能過剩，價格和成本競爭將日趨激烈，元器件的國產化必將提上議事日程，這將為國內LTCC器件的發展提供良好的市場契機。

中國電子學會元件分會秘書長陳福厚表示，國內LTCC行業面臨的問題主要是原材料的問題。目前原材料的來源主要有三種方式：其一，直接從國外進口生帶；其二，買瓷粉，自己做生帶；其三，自己研制瓷粉。其中從國外進口生帶成本最高，而自己研制瓷粉周期過長，因此，目前國內LTCC行業主要從國外進口瓷粉，自己做生帶。因此，研究開發頻率系列化（要求介電常數系列化）且燒結溫度低的環保型微波介質陶瓷材料已成為目前國內LTCC器件發展的關鍵點之一。

發明內容

本發明的目的在于提供一種溫度穩定型低溫燒結LTCC微波介質陶瓷材料及其制備方法，該材料能夠在較低的溫度下燒結致密成瓷，在微波頻段具有高介電常數，并具有良好的溫度穩定性，與金屬Ag電極能夠共燒匹配，能夠用于制備LTCC微波介質器件。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種溫度穩定型低溫燒結LTCC微波介質陶瓷材料，組成表達式為：Bi₃(Nb_1-xV_x)O₇，其中，0.0001≤x≤0.3。

所述的陶瓷材料的微波頻段的介電常數ε_r=76.0～95.0，諧振頻率溫度系數TCF=-112～+3.3ppm/℃，品質因數Qf=250～615GHz。

所述的陶瓷材料能夠與金屬Ag電極共燒匹配。

一種溫度穩定型低溫燒結LTCC微波介質陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

1）將原料Bi₂O₃、Nb₂O₅和V₂O₅按組成通式Bi₃(Nb_1-xV_x)O₇配料，其中，0.0001≤x≤0.3；

2）將混合后的原料充分球磨，球磨后烘干、過篩并壓制成塊狀體，然后在700～750℃下保溫4～8h，得到樣品燒塊；

3）將樣品燒塊粉碎，充分球磨后烘干，然后造粒，造粒后過篩，得到所需的二次顆粒；

4）將二次顆粒壓制成型，在850～900℃下燒結1～3h，得到溫度穩定型低溫燒結LTCC微波介質陶瓷材料。

所述步驟2）的球磨是將混合后的原料置于尼龍罐中，加入酒精后，球磨4～6h；烘干是在100～140℃的條件下進行的；過篩是用120目的篩網。

所述步驟3）的球磨時間為4～6h；烘干是在100～140℃的條件下進行的；過篩是經80目與120目的雙層篩網。