[发明专利]低温共烧微波介电陶瓷材料及其制法

说明书

一种可和银或铜电极低温共烧微波介电陶瓷材料及其制法。是以85‑99wt％比例的微波介电陶瓷材料1‑y‑z[(1‑x)Mg₂SiO₄‑xCa₂SiO₄]‑yCaTiO₃‑zCaZrO₃，其中0.2≦x≦0.7，0.05≦y≦0.3，0.02≦z≦0.15陶瓷材料组成；并混合1‑15wt％比例的多元组成玻璃材料Li₂O‑BaO‑SrO‑CaO‑B₂O₃‑SiO₂调配而成。该低温共烧微波介电陶瓷材料，可于900℃‑970℃，于大气气氛和惰性气体环境下，与银或铜等导电金属进行共烧。经烧结处理后，此材料具有低介电损耗、高质量因子、低温度电容是数等优异特性可适用于积层陶瓷组件制程与加工的应用。

技术领域

本发明是有关一种微波介电材料及其制法，特别是指以低温共烧陶瓷技术制造出微波介电材料。

背景技术

随着目前通讯产业的需求和发展，为达无线通信模块多功能及轻薄短小的需求，射频电路的微小化与模块化成了当今产业界的研发重点。微波组件的尺寸与导线之间的间距不断缩小，使得电子讯号在金属间传递时，因金属导线间的电阻-电容值增加，而增加了功率消耗与讯号间的交换干扰进而造成讯号的迟缓(RC迟缓)。此外在低温共烧陶瓷材料与制程技术已广泛应用在微波组件的应用亦为产业界的关注的关键技术，例如：滤波器(Filter)、耦合器(Coupler)、天线(Antenna)等。为了解决RC迟缓的问题并且兼具在低温共烧陶瓷的特性，本发明揭露一种可与银或铜等导电金属低温共烧的低介电常数的材料来解决此问题。除此之外随着通讯产业的需求需求量巨增，微波陶瓷材料应用于微波陶瓷电容器全球市场的需求量年增长率约为15％。

目前已知的低介电常数材料系统包含硅酸盐类(如Sr₂SiO₄、Ba₂SiO₄、Mn₂SiO₄)、钼酸盐(SrMoO₄、BaMoO₄、SrMoO₄)与钨酸盐类(BaWO₄、MgWO₄)，皆据有低微波介电常数与及高质量因子，但钼酸盐与钨酸盐类的材料昂贵，硅酸盐类具有低介电常数与低材料成本最具产业应用性。Mg₂SiO₄具有低的介电常数与高的质量因子240000GHz，但温度电容系数较高-70(ppm/℃)。

前案CN 1315134C揭露，一种Mg₂SiO₄-MgTiO₃可有效降低温度电容系数，但其烧结温度大于1300℃无法应用与低温共烧制程。另外，Ca₂SiO₄由研究文献中得知，其具高质量因子与低介电常数(8.6)，但亦属高温烧结材料(>1200℃)，前案CN101429015A亦揭露Mg₂SiO₄具有低介电常数6到8之间，介电损小于10^-5Qf值为160000GHz，可应用于电子线路基板、滤波器、微波基板高频通信，但因为其烧结温度高达1300-1500℃，但烧结温度还是偏高无法与Cu与Ag金属电极共烧。

前案CN104671776A亦揭露一种含Li的复合氧化物陶瓷Li₂Ba₃TiO₂₀，其介电常数为28-28.7，质量因子54000～79000GHz，温度系数约为-7ppm/℃，本化合物的烧结温度介于1000到1040℃之间，虽然比Mg₂SiO₄降低了约300℃的烧结温度，但烧结温度还是偏高无法与Cu、Ag等金属电极共烧，由于高的烧结温度限制其产业应用性。