[發明專利]低成本、低密度、低燒結溫度型微波介質材料及制備方法

有效

• 申請號: 201811059342.5
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN109133871B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 周煥福;盧承銘;陳秀麗;劉曉斌
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: H01B3/12
• 分類號: H01B3/12;C04B35/01;C04B35/622;C04B35/638
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本發明公開了一種低成本、低密度、低燒結溫度型微波介質材料及制備方法。該微波介質材料的化學配比為：4NiO?B₂O₃?V₂O₅。(1)以純度≥99%的NiO、B₂O₃和V₂O₅為原料，按4NiO?B₂O₃?V₂O₅的化學計量比進行稱料；(2)將步驟(1)原料濕式球磨混合4h，以乙醇及氧化鋯球為球磨介質，干燥后在550℃下預燒4h；(3)將預燒后的粉體進行二次球磨后添加5 wt%聚乙烯醇進行造粒，造粒后壓制成型，最后將坯體排膠后在575~675℃下燒結4小時。本發明制備的微波介質陶瓷燒結溫度低（≤900℃），并且低的介電常數（ε_r），較高的Q×f值以及低的τ_f值，表明具有很好商業應用前景。

技術領域

本發明屬于電子陶瓷及其制造領域，涉及用在微波頻段（300MHz~300GHz）使用的諧振器、濾波器、介質天線等電子元器件的介電陶瓷材料的制備方法。

背景技術

低溫共燒陶瓷技術（LTCC，Low Temperature Co-fired Ceramics）以其優異的電學、機械、熱學及工藝特性，已經成為電子器件模塊化的主要技術之一。低溫共燒陶瓷系統的燒結溫度低，可用電阻率低的金屬作為多層布線的導體材料，可以提高組裝密度、信號傳輸速度，并且可內埋多層基板一次燒成的各種層式微波電子器件，因此廣泛用在高速高密度互連多元陶瓷組件（MCM）之中。LTCC共燒技術具有組裝密度高、介電損耗低、可用于高微波頻段、可靠性高、與IC熱匹配好等特點，因此有著極為廣泛的應用前景。LTCC的關鍵技術要求微波介質材料在具有優良的微波介電性能的同時還應該具有低的燒結溫度（≤960℃）并且能與Ag電極共燒兼容。而且高的燒結溫度不僅增加了生產成本，還不能與Ag電極共燒，無法應用于LTCC器件上，影響了其在商業上大規模的應用。

近年來，隨著微波元器件不斷向低成本化、小型化以及輕量化方向的發展，要求微波介質材料具有優良的微波介電性能（高的Q×f值，適合的介電常數、低的τ_f值）的同時還要有低的生產成本、低的密度以及低的燒結溫度。比如，目前報道了很多性能優異的微波介電材料Ba(Zn_1/3Nb_2/3)O₃、Ba(Mg_1/3Nb_2/3)O₃和Ba(Y_1/2Ta_1/2)O₃等。它們高的燒結溫度（1100℃）、大的密度（6g/cm³）以及較貴的生產原料限制了其在商業上的應用。因此，選用低價格的生產原料制備出低成本、低密度、低燒結溫度的微波介質材料已經是尤為重要。

發明內容

本發明涉及的微波介質陶瓷材料的化學配比為：4NiO-B₂O₃-V₂O₅。

微波介質陶瓷材料的制備方法具體步驟為：

((1)以純度≥99%的高純粉NiO、B₂O₃和V₂O₅為原料，按4NiO-B₂O₃-V₂O₅的化學計量比進行稱料。按照原料、氧化鋯球和無水乙醇1：2：1的質量比向原料中加入氧化鋯球和無水乙醇，球磨4h后，在110~120℃下快速烘干。將烘干粉料壓制成圓柱體，放置在氧化鋁坩堝內進行預燒，其溫度為550℃，保溫時間為4h，升溫速率為5℃/min。