[發明專利]一種無助熔劑低損耗LTCC材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010573036.4
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111704454A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 蘇樺;鐘茂峰;唐曉莉;荊玉蘭;李元勛
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C04B35/453
• 分類號: C04B35/453;C04B35/64;C04B35/626;C04B35/634
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

本發明屬于微波介質材料及其制造領域，具體涉及一種無助熔劑低損耗LTCC材料及其制備方法。本發明材料的化合式為：Zn_3?x?yCo_xCu_yB₂O₆(0.05≤x≤0.20,0.02≤y≤0.12)，燒結溫度825℃～875℃，相對介電常數5.85～6.95，Q×f值63400GHz～165000GHz，諧振頻率溫度系數?25ppm/℃～?70ppm/℃。在本發明中通過Co、Cu離子共替代的方式，將材料體系的燒結溫度降低至825～875℃，完全滿足LTCC低溫燒結的要求，且材料損耗還能夠大幅度的下降，材料為純陶瓷材料，無玻璃助熔劑摻雜，降低了材料制備的成本，同時避免玻璃摻雜帶來的損耗增大及LTCC工藝的不兼容問題，具有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于微波介質材料及其制造領域，涉及一種低介低損耗低溫共燒陶瓷(LTCC)材料及其制備方法。

背景技術

微波介質材料在無線通訊及高集成度的電子系統里非常重要，通常被用于制作濾波器、電容器和雙工器等無源器件或者封裝基板材料。隨著電子產品的快速發展，元器件趨于小型化、高性能、高可靠性，電子封裝趨于高集成度、多功能、小型化發展，LTCC陶瓷材料是微波介質材料的一種，它最大的特點是燒結溫度在900℃附近，利用LTCC疊層技術，通過與電阻率小的金屬銀三維疊層共燒，實現器件的小型化、低損耗、高集成度、高可靠性、低成本等優點。

目前，LTCC器件已經廣泛應用于移動設備、通訊基站、衛星等對小型化及對高可靠性有需求的其他場合，而LTCC材料是制作LTCC器件的基礎，目前高性能LTCC材料主要依賴國外進口(如美國、日本)。因此，開發擁有自主知識產權的高性能LTCC微波材料非常重要，為研發和生產擁有完全自主知識產權的高性能LTCC微波器件提供材料基礎。

微波介質材料的組成體系非常豐富，包括硅酸鹽、鈦酸鹽、鎢酸鹽、硼酸鹽等，但是，大部分材料的固有燒結溫度都高于900℃，無法直接應用于LTCC技術，為了降低材料的燒結溫度，通常需要向材料加入助熔劑(低熔點的玻璃或者化合物)。一般情況下，加入助熔劑降低燒結溫度后，材料的介質損耗會比高溫燒結的條件下更高，而且玻璃助熔劑的加入可能會帶來LTCC工藝的不兼容問題。因此，如果能開發出無需助熔劑摻雜即能獲得優良介電性能的電子陶瓷材料體系，那么在LTCC技術將有很好的應用前景。

根據文獻報道，具有單斜晶系結構的Zn₃B₂O₆陶瓷具有較低的燒結溫度(925℃燒結致密)和較好的微波介電性能(ε_r＝6.7,Q×f＝58500GHz，τ_f＝-58ppm/℃)“X.G.Wu,H.Wang,Y.H.Chen,D.Zhou,Synthesis and microwave dielectric properties of Zn₃B₂O₆Ceramics for substrate application,J.Am.Ceram.Soc.95(2012)1793–1795.)”。但其距滿足LTCC要求的900℃或以下低溫燒結還有一些距離，且材料Qf值還不算太高。

發明內容

為了向高性能的LTCC器件開發提供綜合性能優良的LTCC微波陶瓷材料，針對目前單斜晶系結構的Zn₃B₂O₆陶瓷還不能應用于LTCC技術，且材料Qf值還不算太高的問題；本發明提供了一種無助熔劑低損耗LTCC材料及其制備方法。

具體技術方案如下：