[发明专利]一种低温共烧微波介质陶瓷基板材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子基板材料技术领域，更具体地，涉及一种低温共烧微波介质陶瓷基板材料及其制备方法。

背景技术

低温共烧陶瓷基板材料作为低温共烧技术中的关键基础材料，其性能要求主要有：(1)具有较低的介电常数(ε_r<10)，以缩短信号在芯片之间传播的延迟时间；(2)具有高品质因数，一般要求Q×f≥10000GHz，以保证优良的选频特性和降低高频下的插入损耗；(3)具有近零的谐振频率温度系数，一般要求-10ppm/℃≤τ_f≤+10ppm/℃，以保证器件的热稳定性。在工艺方面则要求其具有较低的烧结温度，以实现与一些电极材料(如银)的低温共烧。

公布号为CN102432280A的中国专利申请公开了一种配比为5ZnO·2B₂O₃、主晶相为3ZnO·B₂O₃的锌硼陶瓷基板材料及其制备方法，该材料体系存在如下不足：(1)材料的谐振频率温度系数τ_f＝-66～-94ppm/℃，无法满足器件对热稳定性的要求；(2)材料的烧结温度为950～1000℃，接近或高于银的熔点(961℃)，不能很好地实现与银电极的共烧。

公布号为CN 103288483A的中国专利申请公开了一种原料配方组成为ZnO、H₃BO₃、CaCO₃、TiO₂，烧结后主晶相为3ZnO·B₂O₃，次晶相为CaB₂O₄和Zn₂TiO₄的陶瓷基板材料及其制备方法，尽管该基板材料的烧结温度有所降低，为840～880℃，但谐振频率温度系数没有明显改善，仍无法满足器件对热稳定性的要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种低温共烧微波介质陶瓷基板材料及其制备方法，满足电路对基板材料的微波介电性能要求，满足与银共烧的烧结温度要求和化学兼容性要求，能很好地实现与银电极的低温共烧，且原料价格低廉，工艺简单，生产成本低。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种低温共烧微波介质陶瓷基板材料，其特征在于，由5ZnO·2B₂O₃粉料和Pb_1.5Nb₂O_6.5粉料混合烧结而成，其中，Pb_1.5Nb₂O_6.5的摩尔百分比含量为4.5～7.0mol％，所述基板材料的主晶相为3ZnO·B₂O₃，次晶相为Pb_1.5Nb₂O_6.5。

优选地，介电常数ε_r＝7.7～8.6，品质因数Q×f＝9974～16674GHz，谐振频率温度系数τ_f＝-14～+21ppm/℃，且能与Ag共烧。

按照本发明的另一方面，提供了一种上述低温共烧微波介质陶瓷基板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将ZnO和H₃BO₃混合，预烧得到5ZnO·2B₂O₃粉末，该粉末的主晶相为3ZnO·B₂O₃；将PbO和Nb₂O₅混合，预烧得到Pb_1.5Nb₂O_6.5粉末；将5ZnO·2B₂O₃粉末和Pb_1.5Nb₂O_6.5粉末混合，加入去离子水，球磨得到均匀的混合物，将混合物烘干、造粒和过筛后压制成坯体，将坯体排胶后在890～910℃下烧结，得到低温共烧微波介质陶瓷基板材料。