[发明专利]一种无玻璃低温烧结温度稳定型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技术领域，涉及一种微波介质陶瓷材料及其制备方法，尤其是一种无玻璃低温烧结温度稳定型微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

近年来信息技术飞速发展，通讯类电子产品、军事电子整机等在小型化、轻型化、高可靠性、高集成度及低成本方面的需求，对以微波介质陶瓷为基础的微波元器件提出了更高的要求。以低温共烧陶瓷(low-temperature co-fired ceramic，LTCC)技术为基础的多层结构设计可有效减小器件体积，是实现这些需求的重要技术手段。

LTCC技术是一种令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术，涉及电路设计、材料科学、微波技术等广泛领域。它最初是20世纪80年代由休斯公司开发的新型材料技术，利用低温烧结陶瓷材料，根据设计的图案结构，将基板、电子元件、电极材料等一次性烧成，大大提高了生产效率。与其他组件整合技术相比，LTCC技术具有许多优点：LTCC技术的烧结温度一般低于950℃，可以采用金、银、铜等高电导率金属作为导电介质，降低了工艺难度并提高了信号传输速度；LTCC材料的介电常数可以在很大的范围内变动，使电路设计更加灵活性；温度特性更加优秀，如具有较小的热膨胀系数、较小的谐振频率温度系数，可适应大电流及耐高温特性要求；可靠性更高，可用于恶劣环境；可以得到更细的线宽和线间距，提高了集成度。

微波介质陶瓷材料作为LTCC技术的关键材料之一，应该具有低损耗(高Q×f值)、近零的谐振频率温度系数(温度稳定：TCF～0)、低烧结温度(<960℃)、能与Ag或Cu电极匹配共烧的特性。但是，绝大部分的微波介质陶瓷材料不具有低烧结温度及近零的谐振频率温度系数，不适合LTCC技术的要求，因此开发和研究低温烧结温度稳定型微波介质陶瓷材料体系就变得非常的有意义了。

综上所述，微波技术的飞速发展推动了微波元器件向小型化、集成化的发展。LTCC技术以其优异的电学、热学、机械特性成为当前电子元件集成化、模块化的首选方式，广泛用于宇航工业、军事、无线通信、全球定位系统、无线局域网、汽车等领域。因此，化学组成和制备工艺简单、烧结温度低、具有温度稳定性、微波介电性能优异且能与铜或银电极共烧的新型微波介质陶瓷材料具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种无玻璃低温烧结温度稳定型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玻璃助烧剂就可以在低温下烧结的、谐振频率温度系数(TCF)接近于零的、可应用于LTCC技术的高性能微波介质陶瓷材料。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

一种无玻璃低温烧结温度稳定型微波介质陶瓷材料，其化学式为：A_1-3xBi_2xMoO₄，其中A为Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺或Pb²⁺；0.005≤x≤0.3。

其介电常数为8～45、Q×f值为1880GHz～103750GHz、谐振频率温度系数为-91ppm/℃～+25ppm/℃。

该无玻璃低温烧结温度稳定型微波介质陶瓷材料是基于白钨矿的A位缺陷型固溶体。

一种无玻璃低温烧结温度稳定型微波介质陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按化学式A_1-3xBi_2xMoO₄中各元素的配比称取原料Bi₂O₃和MoO₃以及CaCO₃、SrCO₃、BaCO₃、PbO中的一种，其中化学式A_1-3xBi_2xMoO₄中A为Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺或Pb²⁺，0.005≤x≤0.3；

2)将称取的原料混合后放入球磨罐中，加入球磨溶剂，湿法球磨至原料混合均匀，然后将球磨后的原料取出烘干，压制成块体；

3)将压制的块体在450～600℃预烧，并保温4～6小时，得到样品烧结块；

4)将样品烧结块粉碎后球磨均匀，然后烘干、造粒，得到瓷料粉末；

5)将瓷料粉末压制成型，在550～900℃下烧结2～6小时成瓷，得到无玻璃低温烧结温度稳定型微波介质陶瓷材料。