[发明专利]一种钼基低温烧结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，具体涉及一种钼基低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着现代信息技术的飞速发展，对电子产品的小型化、便携化、多功能、高可靠和低成本等方面提出了越来越高的要求。低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramics，LTCC）技术是近年来兴起的一种令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术，因其优异的电子、热机械特性已成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式。它采用厚膜材料，根据预先设计的结构，将电极材料、基板、电子器件等一次烧成，是一种用于实现高集成、高性能的电子封装技术。LTCC是今后电子元器件生产的一个必然趋势。该技术是将低温烧结陶瓷粉体制成厚度精确且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制备出所需要的电路图形，并将多个无源元件埋人其中，然后叠层，在900°C以下烧结，制成三维网络的无源集成组件，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可贴装IC和有源器件，制成无源／有源集成的功能模块。

微波介质陶瓷作为LTCC技术的关键基础材料之一，应具备以下性能：（1）烧结温度低于1000°C；（2）介电常数ε_r在2～2000之间变化；（3）品质因数Q值较高，一般需满足Q>1000，以保证优良的选频特性和降低器件在高频下的插入损耗；（4）谐振频率温度系数TCF近于零；（5）具有较好的热稳定性；（6）陶瓷与金属电极（Cu/Ag）无界面反应，且二者的烧结收缩匹配；（7）陶瓷材料配方应有利于工艺流程。除此之外，还要求材料物理和化学稳定性高、力学性能好、热导率高、热扩散性好、热膨胀系数小和局部缺陷尽可能少等。

微波介质陶瓷普遍具有较高的烧结温度（≥1000°C），例如ZnO-Nb₂O₅、Bi(Nb,Ta,Sb)O₄、BaO-TiO₂-Nb₂O₅、Li₂O-Nb₂O₅-TiO₂、(Zr,Sn)TiO₄以及(A₁A₂)(B₁B₂)O₃复合钙钛矿结构体系。为了将其应用于LTCC领域，首先需要降低烧结温度，具体方法可以归结为两大类：1、改善前驱粉体方法；2、添加烧结助剂。第一种方法制备成本高，第二种方法容易恶化基体材料的性能。近年来，一种更为有效的研究途径越来越受到科研工作者的关注，即寻找本身具有低烧温度（<800°C）的材料体系。研究较多集中在富含TeO₂的二元或者多元体系，例如Bi₂O₃-TeO₂、TiO₂-TeO₂、CaO-TeO₂、BaO-TeO₂、ZrO₂-TeO₂、MgO-TeO₂和BaO-TiO₂-TeO₂等等。BaTe₄O₉陶瓷自从报道以来就吸引了很多关注，它的烧结温度为550°C，介电常数为17.5，Qf值为54，700GHz，TCF为-90ppm/°C，且它不跟Al电极发生反应。但是TeO₂本身价格非常高，且有剧毒，这些缺点限制了其在工业中的推广。因此，如果能开发出性能类似于TeO₂、价格和环境友好度更具优势的体系，可能会给LTCC工业带来巨大影响。

综上所述，随着电子线路日益微型化、集成化和高频化的快速发展，具有低烧结温度的微波介质陶瓷材料始终是当前的研究热点与重点，在实现LTCC技术的众多方法中，研发具备本征低烧接温度的微波介质陶瓷材料的方法从本质上解决了微波介质陶瓷材料低温烧结的瓶颈，有望促进LTCC工业技术的进一步改革。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种钼基低温烧结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任何助烧剂就可以在低温下烧结的、可应用于LTCC技术的陶瓷材料。

本发明是通过以下技术方案来实现：