[發明專利]一種低溫共燒陶瓷微波介質材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310491659.7
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN104230337B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 郭棟;廖擎瑋
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H01B3/12
• 分類號: H01B3/12;C04B35/495;C04B35/622
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司11318
• 代理人: 楊小蓉,楊青

技術領域

本發明涉及功能陶瓷領域，特別涉及一種具有超低燒結溫度，可用于低溫共燒陶瓷技術的微波介質陶瓷新材料。

背景技術

隨著微波元器件向高頻化、小型化、多功能、高可靠、低成本發展，LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)技術逐漸成為高頻基板和集成器件應用的首選方法。由LTCC工藝制備的低溫共燒微波介質陶瓷可實現各種無源、有源器件的集成及芯片的貼裝，不僅有效減小微波元器件的尺寸，實現了高集成，而且提高了元器件功能的多樣性。

根據LTCC的結構、性能特點和使用要求，LTCC用微波介質陶瓷主要分為LTCC基板/封裝材料和LTCC用微波元器件材料兩大類。LTCC基板材料應具有低燒結溫度、低介電常數、低介電損耗等。對于LTCC用微波元器件而言，其介質材料的介電常數（ε）、品質因子（Qf）、諧振頻率溫度系數（τf）等成為選擇和應用的重要指標。

目前得到應用的LTCC基板材料主要為玻璃陶瓷和微晶玻璃，如Murata公司的BaO-SiO₂-Al₂O₃，其ε為6.1，Qf為1500GHz；Dupont公司的951(Al₂O₃+CaZrO₃+glass)，其ε為7.8，Qf為900GHz。這些材料的一大局限性是Qf值小，介電損耗大，且燒結溫度通常大于800℃。

目前研究用于微波元器件的的低介電常數微波介質陶瓷體系較多，主要有Al₂O₃系、硅酸鹽系、鈦酸鹽系、AWO₄、M₃(VO₄O₂、AMP₂O₇以及MMoO₄系等。其中部分材料可以達到很高的Qf值，如Al₂O₃，其ε為10左右，Qf達680000GHz，但燒結溫度高，且諧振頻率溫度系數較大（-60×10^-6/℃）。而對于固有燒結溫度偏低的、性能（ε：8～12，Qf：10,000～100,000GHz）較好的體系，如AWO₄、M₃(VO₄)₂AMP₂O₇以及MMoO₄，都存在諧振頻率溫度系數較大的問題（τf：-30～-100×10^-6/℃）。

針對上述問題，本發明提供一種能夠同時滿足LTCC基板材料和LTCC微波元器件材料應用，且具有超低燒結溫度的新型微波介質陶瓷材料。超低的燒結溫度不僅可于提高集成度和元器件功能的多樣性，還可滿足鋁等賤電極的使用條件，可大大降低能耗和生產成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可實現超低溫度燒結，介電常數低、Qf值較高、諧振頻率溫度系數由負到正可調的LTCC用微波介質陶瓷材料，可滿足LTCC基板材料和LTCC微波元器件材料的應用。

本發明為一種新型超低溫燒結微波介質陶瓷，其原料組成及其摩爾百分比含量為Li₃FeMo₃O₁₂，其由Li₂CO₃、MoO₃和Fe₂O₃制備而得。

所述陶瓷的制備步驟如下：

(1)將Li₂CO₃、MoO₃和Fe₂O₃按Li₃FeMo₃O₁₂化學式稱量配料；

(2)將步驟(1)中的原料混合，加入助磨劑球磨，后將球磨后的原料烘干、過篩。

優選的，球磨時間為8～12h。

優選的，此處球磨將原料粉碎至80～400目。

所述助磨劑為固體助磨劑或液體助磨劑或者兩者混合物。

優選的，所述助磨劑為液體助磨劑，包括三乙醇胺、聚合醇胺、聚合多元醇、三異丙醇胺、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、糖醚和十二烷基苯中的一種或多種。

優選的，所述助磨劑的質量分數為0.2～2%。