[发明专利]一种具有高频低介电损耗的低温共烧陶瓷材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明是涉及一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法和应用，具体说，是涉及一种具有高频低介电损耗的低温共烧陶瓷材料及其制备方法和应用。

背景技术

低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC）技术是休斯公司于1982年开发出来的一种新型材料技术，它是将低温烧结陶瓷粉体流延制成厚度均匀致密的生瓷带、通过激光打孔、注浆、电路丝网印刷等工艺制成需要的电路图形、多层叠压后在900℃以下烧结成三维无源器件的一种集成技术。目前，LTCC技术广泛用于制作微波通讯、半导体、光电子等领域制作电子元器件，它具有高集成度、高性能的显著优点，随着手机通讯，GPS，电子娱乐产品等便携式产品的迅猛发展，用LTCC技术制成的贴片式滤波器、谐振器、耦合器、LED显示模块、蓝牙模块、电感、电容等电子元器件，已经广泛进入我们的现实生活中。

LTCC技术包括低温共烧陶瓷材料、器件设计等技术，其中LTCC材料技术是基础与关键，它的稳定性和工艺直接影响这LTCC产品性能的好坏。作为技术关键的LTCC材料，通常应达到如下的要求：1、介电常数多样化，以满足不同的设计要求，对于一些高频器件来说，要求介电常数越低越好，对于一些大容量的贴片电容器来说，要根据不同的参数，需要不同的介电常数。2、高Q值，即要求材料要有尽可能低的介质损耗，以降低器件的插入损耗，保证良好的选频特性。3、良好的热稳定性，使器件能与安装基板良好匹配。4、LTCC材料要求能在900℃以下烧结，这样使作为内电极线路的Ag、Cu等金属导电材料不至于氧化失效。5、除此之外，还要有其他良好的物理化学性能、机械性能等。

目前LTCC材料主要分三类：1）微晶玻璃体系，这类体系的材料具有900℃以下易于烧结的特点，但多数存在介质损耗偏大的缺点。2）玻璃+陶瓷复合体系，这种材料是使陶瓷材料通过添加玻璃粉料来达到低温烧结的目的，同时又能保持陶瓷材料良好的微波介电性能。3）纯陶瓷体系，这类的材料体系很多情况下难于低温烧结，同时对于能够900℃以下烧结的一些陶瓷材料又存在介质损耗大的一些缺点，所以应用场合相对较窄。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题和需求，本发明的目的是提供一种具有高频低介电损耗的低温共烧陶瓷材料及其制备方法和应用，以满足低温共烧陶瓷材料在片式滤波器、片式电感、片式电容器等贴片式元器件中的应用要求。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种具有高频低介电损耗的低温共烧陶瓷材料，是由20～50wt%的玻璃材料与50～80wt%的陶瓷材料复合而成，所述玻璃材料的组成中至少包含CaO、B₂O₃、SiO₂和Al₂O₃，所述陶瓷材料的组成为堇青石、硅酸锌、氧化铝中的至少一种。

作为优选方案，所述玻璃材料的组成中还包含MgO。

作为进一步优选方案，所述玻璃材料的组成中还包含碱金属氧化物。

作为更进一步优选方案，所述玻璃材料的组成配比如下：

上述各组成的质量百分比之和为100%。

作为更进一步优选方案，所述的碱金属氧化物选自Na₂O、K₂O和Li₂O中的至少一种。

本发明上述的低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

a)按所述玻璃材料的组成进行配料，制得玻璃粉体；

b)将玻璃粉体与陶瓷粉体按比例混合均匀，然后湿法球磨成中位粒径（D50）＜2μm，干燥，研磨，制得低温共烧陶瓷粉体；

c)将所得低温共烧陶瓷粉体在850～900℃下进行烧结。

作为优选方案，所述玻璃粉体的制备包括如下操作：将组成所述玻璃材料的混合粉体加热到1300～1500℃至熔成玻璃液，然后将玻璃液倒入水中淬冷，再湿法球磨成中位粒径（D50）＜2μm，干燥，研磨，即得所述的玻璃粉体。

作为优选方案，烧结的时间为1～3小时。

因实验证明本发明所述的低温共烧陶瓷材料具有高频低介电损耗，因此可应用于贴片式元器件（如片式滤波器、片式电感和片式电容器等）的制作。