[发明专利]一种低温烧结微波陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及微波陶瓷材料及其制备方法，尤其是一种低温烧结的微波陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

微电子器件和集成器件的快速发展对电子设备小型化、轻量化提出了高要求，单一的有源器件集成已经无法满足生产应用，无源器件必须小型化成为一种趋势，但传统所用大体积的金属谐振腔使微带电路的集成变得困难。微波多芯片组件(MMCM)模块因具有重量轻、体积小、成本低和可靠性高的技术特点而被广泛应用，实现这一技术的有效途径是发展多层片式元件。低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired ceramic，LTCC)技术因为其具有较高的集成密度、较好的高频特性等优点，已经成为了实现当前电子元器件集成化的一种主要方式。LTCC技术采用的是多层布线结构，是一种三维立体组装的无源器件集成及无源有源器件混合集成技术，能够实现无源元件(电阻、电容、电感、滤波器)与传输线的集成，又可表面贴装IC元件，为实现器件的小型化、多重功能的模块化和提高信号的可靠性方面扮演了重要的角色。LTCC技术使用的互连导体一般都是具有优异导电特性的银金属，其熔点比较低约为961℃，这就要求用在LTCC技术上的陶瓷材料必须要在950℃以下烧结致密。此外，当前商业化应用的低温共烧陶瓷材料大都属于玻璃-陶瓷(glass-ceramic)体系，其介电常数偏小，介电损耗偏大，主要应用于介质基板材料，如美国Ferro公司的A6(εr=5.7,tgδ=0.0012)、Dupont公司的951(εr=7.85，tgδ=0.0063)，而具有中高介电常数的微波介电性能优异的商用低温共烧介质陶瓷材料还比较匮乏。

BaO-TiO₂系微波介质陶瓷是最早开发并应用的微波介质材料之一，早在1975年以BaTi₄O₉主晶相材料制作的介质谐振器就被应用到了实际微波元器件中，后来随着微波介质陶瓷材料的研究在全球范围内被予以重视和广泛开展，越来越多的微波介电性能更加优异的新材料体系被发现和应用，使得这个相对古老的陶瓷体系逐渐被忽略。然而近年来考虑到成本和工艺控制等诸多因素，特别是2000年以来发现了综合性能优异的BaO-ZnO-TiO₂新体系，鉴于含有BaO、TiO2、ZnO三种氧化物的微波介质陶瓷体系简单、原材料价格十分便宜，并在整个微波频段都可以应用，BaO-TiO₂以及BaO-ZnO-TiO₂基微波介质陶瓷重新进入人们的研究和应用视野，这其中包括该体系的低温烧结研究。