[发明专利]一种降低锆酸钙微波介质陶瓷烧结温度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子元器件领域中降低锆酸钙微波介质陶瓷烧结温度的方法，尤其涉及一种用烧结助剂来降低CaZrO₃微波介质陶瓷材料烧结温度的方法。

背景技术

随着科学技术的进步，社会生产生活方式的转变，人类已经进入了信息化时代。为了满足移动通讯设备进一步微型化的社会要求，多层整合电路技术得到了迅速的发展，而多层片式微波介电陶瓷元器件(独石结构器件)是实现这一跨越式发展的必经之路。具有独石结构微波介质陶瓷元器件则需要微波介质陶瓷材料能与常用的高导电率的金属内电极层(如Pt、Ag、Cu等)在低于金属的熔点温度下共同烧结。然而，从社会经济效益和生态环境保护的角度出发，使用本身具有较低熔点的Ag(熔点为961℃)或Cu(熔点为1064℃)廉价金属作为内电极层是独石结构元器件电极层材料的最佳选择。近年来，低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)技术因其可以有效的减小移动通讯系统中的电子元器件尺寸、实现集成电路已经被广泛研究关注，因此这也是微波介电陶瓷材料元器件今后发展的必然方向。

CaZrO₃具有钙钛矿结构，由于其具有低损耗、高的介电常数，可用于微波条件下的电容器及介质谐振器。在传统固相合成工艺下，CaZrO₃的介电常数ε_r约为30，在频率f为5.6GHz时的品质因数Q约为3000，温度频率系数τ_f = -26.5ppm / ℃。然而，CaZrO₃的烧结温度通常在1550℃以上，远高于Ag（960℃）或Cu（1084℃）的熔点，不能实现电极共烧，因此降低CaZrO₃材料的烧结温度显得十分重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题存在的不足，提供了一种通过加入适量Li₂O-B₂O₃-SiO₂为烧结助剂，并进行了一配套的工艺流程从而有效地降低了CaZrO₃微波介质陶瓷烧结温度、实现电极共烧，并同时保持优异微波介电性能的方法。

本发明所采用的技术方案是：

以Li₂O-B₂O₃-SiO₂为烧结助剂降低CaZrO₃微波介质陶瓷烧结温度的方法，步骤如下：

步骤一、Li₂O-B₂O₃-SiO₂烧结助剂的制备，Li₂O、B₂O₃、SiO₂按7:1:2的配比制成混合料，放入尼龙球磨罐中，分别按Li₂O-B₂O₃-SiO₂混合料重量的180~200%和150~160%加入氧化锆小球和去离子水作为球磨助剂，在行星球磨机中球磨8~12小时，转速为200~220r/min；将球磨好的混合浆料至于干燥箱中120℃烘干8小时；将烘干后的混合料置于玛瑙罐中研磨，将研磨后的混合料过120目标准筛；将过筛后的混合料放入刚玉坩埚中，然后置于马弗炉中以3~5℃/min的升温速率加热到800-950℃后保温30~60min；采用熔融淬火法将保温后的熔融混合料快速置于去离子水中，得到原始的Li₂O-B₂O₃-SiO₂玻璃料；将得到的原始玻璃料分别按重量的180~200%和150~160%加入氧化锆小球和无水乙醇作为球磨助剂，在快速球磨机上球磨60~90min，进行破碎，转速为1200r/min；将球磨好的玻璃浆料至于干燥箱中120℃烘干8小时；将烘干后的玻璃料置于玛瑙罐中研磨，将研磨后的混合料过200目标准筛，得到均匀的Li₂O-B₂O₃-SiO₂烧结助剂；