[发明专利]一种低介、低损耗硼化物LTCC材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低介、低损耗硼化物LTCC材料及其制备方法，该硼化物LTCC材料的化学表达式为ABB₅O₉，其中A=Li、Na；B=Sr、Ba、Ca。该硼化物LTCC材料制备工艺依次如下：水热法制备ABB₅O₉粉末、球磨、压制成型、烧结成瓷。本发明制备得到的ABB₅O₉基LTCC材料的主晶相为ABB₅O₉（A=Li、Na；B=Sr、Ba、Ca）单相，具有原料成本低、烧结温度低（700~825℃）、介电常数低（4.3~8.5、Qf值较高（10500~58850GHz）、制备工艺简单、重现性好等优点，且可以解决高频通讯中微波信号的时延问题，提高微波信号传输的稳定性，非常适合用作LTCC微波基板。

技术领域

本发明属于微波介质陶瓷领域，尤其涉及一种低介、低损耗硼化物LTCC材料及其制备方法。

背景技术

在微波元器件向小型化、集成化、毫米波化方向发展的情况下和LTCC等电子封装技术的要求下，对微波介质陶瓷材料的性能要求日益提高。目前，市面上商用微波介质陶瓷材料大多都有着较高的烧结温度，需要通过添加烧结助剂来降低烧结温度，但是这又会损害材料的微波介电性能。因此，开发固有本征低烧温度同时兼具优良微波介电性能的低介微波介质材料，对于拓展LTCC微波介质陶瓷材料体系有着非常重要的意义。

目前，具有低烧结温度的低介电常数微波介质陶瓷材料体系的研究主要有玻璃陶瓷、钼酸盐基陶瓷、磷酸盐基陶瓷、钒酸盐基陶瓷、钨酸盐基陶瓷和硼酸盐基陶瓷等。玻璃陶瓷，顾名思义其存在玻璃相。而在毫米波这样高频工作条件下，玻璃相的存在会导致介电损耗增加，不是最佳的LTCC材料选择；而钼酸盐、钨酸盐容易与电极材料发生反应，同时有些材料的谐振频率温度系数τ_f 值过大，无法满足LTCC技术的要求；磷酸盐对环境有害，也非理想的LTCC材料选项。相比之下，硼酸盐基陶瓷的开发较少。一般的，由于硼离子B³⁺的极化率非常低，硼酸盐基陶瓷的相对介电常数也较低 ，介电损耗较小，且与大部分金属电极材料不发生反应。由此可见，硼酸盐体系微波介质陶瓷材料非常具有探索价值。

本发明公开了一种低介、低损耗三元硼化物（ABB₅O₉）基LTCC材料，该化合物成瓷温度低于950℃，且介电损耗较低，非常适合用作微波介质基板。

发明内容

本发明的目的在于克服低温烧结陶瓷原材料成本较高、对环境有害及易于电极发生反应的问题，提供一种低介、低损耗硼化物LTCC材料及其制备方法，该材料的主晶相为ABB₅O₉（A=Li、Na；B=Sr、Ba、Ca），具有低成本、低烧结温度、低介电常数、低介电损耗、制备工艺稳定等优点。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种低介、低损耗硼化物LTCC材料，该化合物的化学表达式为ABB₅O₉，其中A=Li、Na；B=Sr、Ba、Ca。

所述的一种低介、低损耗硼化物LTCC材料，其特征在于：晶相具有单斜系结构，其物相在烧结致密化温度范围内稳定存在。

本发明还公开了一种低介、低损耗硼化物LTCC材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：