[发明专利]低温烧结尖晶石结构微波介质陶瓷材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，涉及一种微波介质陶瓷材料，特别是 一种低温烧结尖晶石结构微波介质陶瓷材料及制备方法。

背景技术

随着电子信息技术不断向高频化和数字化方向发展，对元器件的小型化， 集成化以至模块化的要求也越来越迫切。低温共烧陶瓷LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)以其优异的电学、机械、热学及工艺特性，已经成为电子 器件模块化的主要技术之一。低温共烧陶瓷系统(LTCC)的烧结温度低，可用 电阻率低的金属作为多层布线的导体材料，可以提高组装密度、信号传输速度， 并且可内埋于多层基板一次烧成的各种层式微波电子器件，因此广泛用在高速 高密度互连多元陶瓷组件(MCM)之中。LTCC共烧技术具有组装密度高，介电损 耗低，可用于高微波频段，独石结构高可靠性与IC热匹配好等特点，因此有着 极广的应用前景。对于LTCC技术而言，要求其烧结温度低(≤900℃)，以便能 采用高电导率的金属电极Ag作为内电极，从而大大降低成本。

大多数商用的微波介质材料虽然具有优异的微波介电性能，但是其烧结温 度很高(一般≥1300℃)，因此为了与LTCC工艺相兼容，必须降低材料的烧结 温度。添加低熔点氧化物或玻璃烧结助剂以降低微波介质材料的烧结温度是最 为常见的一种降低烧结温度的方法。除此之外，现在越来越多的研究者关注另 外一种方法即寻找本身烧结温度低的材料体系，这些材料体系无需添加烧结助 剂就能在较低温度下烧结成瓷，如Te基^[1-3]、Bi基^[4-6]以及Mo基^[7，8]等低温烧结 微波介质材料体系。随着LTCC技术的迅猛发展，这种方法也越来越受到人们的 广泛重视。

综上所述，随着微波通讯的迅猛发展，对微波元器件的便携式、微型化提 出了新的要求。用高介电常数微波材料制备的微波谐振器可以极大地减小微波 电路尺寸，但进一步微型化的出路却在于MCM的发展。在制造MCM用多层多层 电路基板时，LTCC技术显示出奇特优势，因此与LTCC技术相适应的多层介质器 件和材料得到了广泛的重视和研究。适用于LTCC技术、微波性能优异、能与银 电极共烧、化学组成和制备工艺简单的新型微波介质陶瓷材料是一类极具应用 前景的新材料。

参考文献：【1】M.Udovic，M.Valant，and D.Suvorov，J.Am.Ceram.Soc.，87， 591-597(2004).【2】D.K.Kwon，M.T.Lanagan，and T.R.Shrout，Mater.Lett.，61， 1827-1831(2007).【3】G.Subodh and M.T.Sebastian，Am.Ceram.Soc.，90，2266 -2268(2007).【4】M.Valant and D.Suvorov，J.Am.Ceram.Soc.，84，2900-2904(2001). 【5】S.O.Yoon，K.S.Kim，S.H.Shim，et al，J.Ceram. Process.Res.，9，34- 37(2008).【6】X.L.Wang，H.Wang，and X.Yao，J.Am.Ceram. Soc.，80，2745-2748(1997). 【7】D.Zhou，H.Wang，X.Yao，et al，J.Am. Ceram.Soc.，91，3419-3421(2008). 【8】G.K.Choi，J.R.Kim，S.H.Yoon，et al，J.Eur.Ceram.Soc.，27，3063-3067(2007).

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中LTCC的不足，提供一种尖晶石结构 低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法，该低温烧结微波介质陶瓷材料从 LTCC低温共烧的角度出发，在Li₂MTi₃O₈(M＝Zn，Mg)体系中通过掺杂少量的低熔 点烧结助剂，其烧结温度可成功降至900℃左右，同时保持优异的微波性能。