[发明专利]一种低温烧结无铅系微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低损耗、介电常数可调的低温烧结无铅系微波介质陶瓷及其制备方法，属于陶瓷材料领域。

背景技术

微波介质陶瓷是指用于微波频段电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，作为一种新型功能陶瓷，在现代通讯中被广泛用作耦合器、谐振器、滤波器等微波器件。作为电信号快速传输的关键材料，微波介质材料的综合性能直接决定了电子元器件的性能与寿命。因此，及时开发出高品质微波介质陶瓷材料具有重要意义。

随着芯片向高集成度、高频率、超多I/O端子数方向发展，尤其是混合集成电路和多芯片组件技术的飞速发展，对电子元器件的模块化和小型化要求越来越迫切。最早由美国休斯公司于1982年开发的低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics，缩写LTCC)技术是一种新型整合组件技术，用于实现高集成度、高性能电子封装技术领域，在设计灵活性、布线密度和可靠性方面有着巨大的潜能。低温共烧陶瓷材料主要包括微波器件材料、封装材料与LTCC基板材料。介电常数是低温共烧陶瓷材料最关键的性能，调整材料介电常数在2-20000范围内系列化可以适应其不同应用领域。材料的介电损耗直接影响电信号的快速传输。材料的烧结温度降低到900℃以下，利于实现与银电极的匹配共烧。现有技术中解决这些问题的主要方法是调整材料体系、控制烧成制度与退火、添加低熔点氧化物或玻璃等，但这样总会顾此失彼，难以实现介质材料综合性能的提高，不利于电信号的快速传输。

综上所述，随着微波介质陶瓷广泛用作耦合器、谐振器、滤波器等电子器件，而且为了满足器件小型化、模块化与功能化要求，低温共烧陶瓷技术以其不可取代的独特优势，逐渐成为电子元器件开发的主流技术。因此，寻找、制备与研究介电常数可调、低温烧结、环保无铅系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

本发明的目的在于提供一种低温烧结无铅系微波介质陶瓷及其制备方法，本发明提供的介质陶瓷材料性能优良、制备工艺简单，易于实现电子元器件的片式化、功能化与模块化，适用范围广。

本发明提供了一种低温烧结无铅系微波介质陶瓷，所述介质陶瓷由下述质量百分含量的原料制成：(Ca_x，Mg_1-x)TiO₃：10-60wt％；CaO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂系微晶玻璃：40-90wt％；式中：0＜x＜1。

本发明提供了一种低温烧结无铅系微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(a)制备所述的(Ca_x，Mg_1-x)TiO₃陶瓷粉料，制备所述的CaO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂系微晶玻璃；

(b)将上述步骤(a)得到的所述(Ca_x，Mg_1-x)TiO₃陶瓷粉料与所述CaO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂系微晶玻璃粉料按配比混合均匀；

(c)在上述步骤(b)得到的混合物中加入有机流延体系制备出优质的浆料，流延成型微波介质陶瓷生瓷带；

(d)将上述步骤(c)得到的所述微波介质陶瓷生瓷带进行剪裁，印刷Ag-Pd线路图形并叠合热压，然后置于硅碳棒炉内，于800～900℃烧结，冷却后取出，得到所述的无铅系微波介质陶瓷。