[發明專利]低溫燒結微波介質陶瓷材料、制備方法及微波器件

有效

• 申請號: 201310528598.7
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103553610A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 楊曉戰;雒文博;李在映;劉明龍;江林
• 申請（專利權）人: 云南云天化股份有限公司
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 謝殿武

技術領域

本發明涉及微波通信用介質諧振器、振蕩器等微波元器件的微波介質陶瓷技術領域，具體涉及一種低溫燒結微波介質陶瓷材料、制備方法及微波器件。

背景技術

隨著現代通信技術對小型化、集成化、模塊化以及低成本的元器件的迫切需求，具有優異的電學、機械、熱性能以及高的可靠性的低溫共燒陶瓷（Low?Temperature?Co-fired?Ceramics,LTCC）技術已經成為通信用元器件制造的普遍選擇技術。LTCC技術最大的特征在于采用金屬（如Ag）作為多層布線導體材料，提高信號傳輸速率以及可靠性，并且可以將多個微波電子元器件埋于基板中燒結提高成倍組裝密度。采用此技術制備的元器件具有介電損耗低、可靠性高、成本低等優點，有著廣泛的應用前景。

由于金屬Ag電極的熔點在960℃，為了實現與陶瓷共燒，LTCC技術要求陶瓷的燒結溫度低于900℃。目前大多數具有優異性能的微波介質陶瓷燒結溫度高于1200℃，具有優異微波介電性能的Ba₅Nb₄O₁₅陶瓷也是如此。據報道，Ba₅Nb₄O₁₅微波介質陶瓷的介電常數為ε_r=39，品質因數Q×f=23700GHz，諧振頻率溫度系數τ_f=78ppm/℃，但是燒結溫度高于1380℃（S.Kamba?etc.Highfrequency?dielectric?properties?of?A₅B₄O₁₅microwave?ceramics,Journal?of?Applied?Physics,200189(7)3900-3906）。為了實現與Ag電極的低溫共燒，Kin.J.R等人在《Journal?of?the?American?Society》2002年85卷“Microwave?Dielectric?Properties?of?Low-Fired?Ba₅Nb₄O₁₅”一文中指出在陶瓷加入低熔點氧化物B₂O₃可以將燒結溫度降至900℃，品質因數Q×f=18700GHz，同時也可以使諧振頻率溫度系數接近零。但是采用上述方案制備LTCC依然存在較多的不足，具體表現在B₂O₃易溶于水、乙醇等溶劑，并且與最常用的PVA、PVB等粘結劑發生膠凝反應，使得陶瓷粉體經流延后不能獲得高密度的陶瓷膜片。中國專利申請201210478550公開了采用CuO與B₂O₃預燒混合物降低燒結溫度，實現了較好的結果，但是此材料中由于銅元素的存在，使損耗增大，品質因數降低。

因此，需要一種低溫燒結微波介質陶瓷材料，不含有銅元素，并可以進一步改善以Ba₅Nb₄O₁₅陶瓷為主的微波材料介電性能，同時該材料不溶于水、乙醇等溶劑，且不與PVA、PVB等粘結劑發生膠凝反應，符合LTCC工藝要求，可以獲得高密度的陶瓷膜片，并且來源廣泛，成本低，適合微波介質陶瓷器件的產業化生產。

發明內容

有鑒于此，本發明目的是提供一種低溫燒結微波介質陶瓷材料、制備方法及微波器件，不含有銅元素，并可以進一步改善以Ba₅Nb₄O₁₅陶瓷為主的微波材料介電性能，同時該材料不溶于水、乙醇等溶劑，且不與PVA、PVB等粘結劑發生膠凝反應，符合LTCC工藝要求，可以獲得高密度的陶瓷膜片，并且來源廣泛，成本低，適合微波介質陶瓷器件的產業化生產。

本發明公開的低溫燒結微波介質陶瓷材料，包括(Ba_(1-a)Sr_a)₅(Nb_(1-b)Sb_b)₄O₁₅和鋅硼玻璃，其中a≤0.05，b≤0.1。

進一步，還包括BaNb₂O₆；

進一步，