[发明专利]一种介电常数可调的低温共烧玻璃陶瓷复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子陶瓷材料领域，具体涉及一种介电常数可调的低温共烧玻璃陶瓷复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，在半导体技术飞速发展的带动下，电子元器件不断向小型化、集成化和高频化方向发展，其对无源集成技术以及主要介质材料提出了更高的要求。在众多电子材料中，低温共烧陶瓷LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic)材料，以其低的烧结温度(不超过900℃)，高集成度以及与Ag、Cu等金属电极良好的共烧特性成为无源集成介质材料的一个重要发展方向。

低温共烧陶瓷被广泛应用于无源集成电子器件之中，如多层陶瓷基板，谐振器，滤波器以及介质移相器等等。不同用途的低温共烧陶瓷材料，对其性能(特别是介电性能)的要求也不尽相同。因此，实现低温共烧陶瓷介电常数的系列化具有重要意义。

另一方面，对于无源集成模块，往往要求具有不同介电常数的低温共烧陶瓷器件同时共烧。这就要求不同介电常数的陶瓷材料具有尽可能相同或相近的烧结特性。而具有相同基方材料、不同介电常数的材料是实现这种异质共烧的主要途径。

但遗憾的是，常见的低温共烧陶瓷体系，如CaO-B₂O₃-SiO₂系，BaO-TiO₂-SiO₂-B₂O₃系以及(Mg，Ca)TiO₃、BaO-Nd₂O₃-TiO₂等玻璃陶瓷复合体系，其介电常数相对比较单一或者即便可以实现对介电常数的调控，但其可调节范围通常比较窄。因此，为了迎合当今电子器件多功能化，模块化以及微型化的发展趋势，寻找介电常数系列化(4-2000)、并且具有低烧结温度的新型介质材料具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有烧结温度低、介电常数可调和介电损耗低的玻璃陶瓷复合材料及其制备方法。

本发明所提供的介电常数可调的低温共烧玻璃陶瓷复合材料，由下述质量百分含量的原料制成：

Ba_xSr_1-xTiO₃，x＝0.3-1        0.5～20％

含氟硅铝酸盐玻璃              80～99.5％；

其中，所述含氟硅铝酸盐玻璃由下述质量百分含量的原料制成：

SiO₂：30-70％，AlF₃：20-50％；CaF₂：5-30％。

本发明所提供的一种介电常数可调的低温共烧玻璃陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：按照上述配比分别称取Ba_xSr_1-xTiO₃(x＝0.3-1)粉体以及含氟硅铝酸盐玻璃粉料，混合后置于球磨罐中，加入混合物质量1-2倍的无水乙醇或水，球磨20-28小时，出料烘干后过80-100目筛，即得到低温共烧玻璃陶瓷复合材料。

上述Ba_xSr_1-xTiO₃(x＝0.3-1)粉体可采用传统的固相反应法制得：以BaCO₃，SrCO₃以及TiO₂为原料，按照分子式中Ba/Sr/Ti的摩尔比配料，将原料混合后置于球磨罐中，加入混合物质量1-2倍的无水乙醇或水，球磨20-28小时，出料烘干后在1150-1250℃预烧3-5小时，研磨后在1300-1450℃烧结4-6小时，再研磨后过80-100目筛，即得到Ba_xSr_1-xTiO₃(x＝0.3-1)陶瓷粉体。

上述含氟硅铝酸盐玻璃粉料可以通过下述方法进行制备：以SiO₂，AlF₃和CaF₂为原料，根据前述的质量比配料，将原料混合后置于球磨罐中，加入混合物质量1-2倍的无水乙醇或水，球磨20-28小时后烘干。将得到的混合粉体在1300-1400℃熔制成液态玻璃，淬火、干燥、粉碎后，再将得到的玻璃粉置于球磨罐中，加入玻璃粉质量1.5倍的水，球磨20-28小时，干燥后即得到含氟硅铝酸盐玻璃粉料。