[发明专利]一种白钨矿型钼基超低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

   本发明属于电子陶瓷及其制备领域，特别涉及一种在低温下烧结的白钨矿型钼基超低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备。

背景技术

微波介质陶瓷主要用于制作谐振器、滤波器、介质天线、介质导波回路等微波元器件，可用于移动通讯、卫星通讯和军用雷达等方面。随着科学技术日新月异的发展，通信信息量的迅猛增加，以及人们对无线通信的要求，使用卫星通讯和卫星直播电视等微波通信系统己成为当前通信技术发展的必然趋势。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。有人曾预言，未来的电子工业将简化为装配工业-把各种功能模块组装在一起即可。低温共烧陶瓷LTCC（LowTemperatureCo-firedCeramics）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，在国外及我国台湾地区迅猛发展，已形成产业雏形。过去几年，全球LTCC元件市场产值在手机、蓝牙及WLAN等无线通讯产品的推动下快速增长，预估未来市场表现也将持续亮丽。目前国内已有多家厂商看好该项技术而积极投入，然而由于上游材料及相关技术被国外掌控，使得大量供货的厂商仍在少数，国内LTCC的发展成效将是重要的影响因素之一。

LTCC产品性能的优劣首先取决于所选用材料的性能。LTCC陶瓷材料主要包括微波器件材料、封装材料和LTCC基板材料。介电常数是LTCC材料最关键的性能。要求介电常数在2~20000范围内系列化以适用于不同的工作频率。例如，相对介电常数为3.8的基板适用于高速数字电路的设计；相对介电常数为6~80的基板可很好地完成高频线路的设计；相对介电常数高达20000的基板，则可以使高容性器件集成到多层结构中。高频化是数字产品发展必然的趋势，发展低介电常数（低于10）的LTCC材料以满足高频和高速的要求是LTCC材料如何适应高频应用的一个挑战。为了将性能良好的微波介质陶瓷应用到LTCC技术中，陶瓷的烧结温度必须低于所选择的内电极金属的熔点（例如Ag的熔点为961^oC）。大部分具有良好微波介电性能的微波陶瓷都具有较高的烧结温度（一般大于1000^oC）。为了将其烧结温度降低到电极金属熔点以下，一般采取两种方法：细化初始原料粉体；添加烧结助剂。对于纳米级别的初始粉体，其陶瓷的烧结温度会比微米级别粉体显著降低。但是，纳米粉体的获得是一个较为复杂的过程，通常需要使用化学的方法制备，耗时耗力，不适合工业生产。第二种方法是添加低熔点的氧化物、氟化物或者低软化点的玻璃相。这种方法操作简单，成本较低，适合于工业生产。其缺点在于，不恰当的烧结助剂的添加容易引入杂相物质，恶化材料的微波介电性能。对于特定体系，特定烧结助剂的添加不仅会降低其烧结温度，还会起到调节新能的作用。

综上所述，随着微波介质陶瓷广泛应用于介质谐振器、滤波器、介质波导、介质基板以及介质超材料等领域，为了满足器件小型化以及集成化的发展需要，低温共烧陶瓷技术（LTCC）以其不可替代的奇特优势，逐渐成为器件开发制造的主流技术。因此，寻找、制备与研究中高介电常数（ε_r>10）、低损耗（Qf>5000GHz）、近零谐振频率温度系数（TCF=0ppm/^oC）、低烧结温度（低于Ag、Cu、Au、Al等常用金属的熔点）且跟金属电极烧结匹配、低成本（不含或者含有少量贵重金属）、环保（至少无铅，尽量不含或者含有较少有毒原材料）的新型微波介质陶瓷成为了人们当前研究的热点与重点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术材料的不足，提供一种白钨矿型钼基超低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷材料是一种不需要添加任何助烧剂就可以在560^oC~1050^oC烧结的可应用于LTCC的高性能钼基超低温烧结微波介质陶瓷材料，其最低烧结温度低至560^oC。