[发明专利]一种介电可调的低温共烧陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子材料与器件技术领域，尤其涉及一种具有介电可调特性和低温共烧特性的复合微波陶瓷材料及其低温共烧陶瓷器件的制备方法。

背景技术

低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)技术用高性能电子材料是LTCC器件开发与生产的一个重要方面，利用铁电陶瓷材料的电学非线性是实现无源可调微波器件的重要技术途径，开发应用于微波可调器件的BST低温共烧陶瓷材料已成为当前的研究热点。

近年来，钛酸锶钡(BST)陶瓷材料由于在直流电场作用下，具有介电常数非线性可调的节电性能，在微波可调器件(移相器、微波器等)应用领域有着重要的意义。但是，采用传统的电子陶瓷制备工艺，钛酸锶钡(BST)陶瓷的烧结温度一般在1350℃以上，如此高的烧结温度基本不能与廉价和导电率优良的银、铜电极材料共烧，很难满足LTCC的技术要求。此外，对于BST陶瓷材料，一般具有高的介电常数，在微波可调器件应用方面，要求材料具有合适的介电常数，才能满足阻抗匹配。因此，在当今电子器件多功能化、功能模块化和尺寸小型化的发展趋势下，寻找介电常数系列化、具有介电可调特性且低温烧结的新型微波介质陶瓷材料体系是一个重要的发展方向。

目前，国内、外开发的LTCC用陶瓷粉料大多是无介电可调且介电常数较低(小于50)，对于同时具有介电可调性和低温共烧特性的微波介质材料及其制备方法还鲜见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有介电可调特性和低温共烧特性的复合微波陶瓷材料及其低温共烧陶瓷器件的制备方法，以满足LTCC技术的要求，适用于多层可调微波器件和电调低温共烧功能模块的应用开发。

经过发明人的大量实验研究发现，选用Ba_1-xSr_xTiO₃-AMoO₄-yB₂O₃.zLi₂O复合微波陶瓷材料体系进行掺杂改性，得到一种介电常数系列化，且同时具有介电可调特性和低温烧结特性的复合微波陶瓷材料，满足低温共烧陶瓷(LTCC)技术要求，可以作为多层可调微波器件和电可调低温共烧功能模块设计开发的关键材料。

本发明第一方面提供一种具有介电可调特性和低温共烧特性的复合微波陶瓷材料，其各组分的重量百分比为：

Ba_1-xSr_xTiO₃，式中x＝0.4～0.6  50wt％～88wt％，

AMoO₄，式中A＝Ba，Sr或Ca  10wt％～48wt％，

yB₂O₃·zLi₂O，式中y/z(摩尔比)＝0.5～1  2wt％-10wt％。

优选的，一种具有介电可调特性和低温共烧特性的复合微波陶瓷材料，其各组分的重量百分比为：

Ba_1-xSr_xTiO₃，式中x＝0.4～0.6   70wt％～87wt％，

AMoO₄，式中A＝Ba，Sr或Ca  10wt％～27wt％，

yB₂O₃·zLi₂O，式中y/z＝0.5～1  3wt％～6wt％。

本发明第二方面提供所述低温烧结陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

按配比称取Ba_1-xSr_xTiO₃(x＝0.4～0.6)粉料、AMoO₄(A＝Ba，Sr或Ca)粉料和yB₂O₃·zLi₂O粉料，加入氧化锆球和无水乙醇或水，球磨20～24小时，出料烘干研磨成粉体，过200目筛即得低温共烧陶瓷材料。

优选的，上述制备的陶瓷材料粉体按现有技术可制成各种陶瓷样品、器件或陶瓷厚膜等，如果暂时不用，可将得到的粉料在200～300℃烘干煅烧2～3小时后研磨成粉，再过100～200目筛保存。