[发明专利]一种低温烧结复合微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，涉及一种低温烧结复合微波介质陶瓷材料及其制备方法。本发明提供的材料，由质量百分比97％～99.5％的(Zn_1‑xCo_x)_0.5Ti_0.5(Nb_1‑yTa_y)O₄基料和质量百分比0.5％～3％的降烧剂组成，x＝0.05～0.95,y＝0.05～0.95；主晶相ZnTiNb₂O₈相，次晶相Zn_0.17Nb_0.33Ti_0.5O₂相。本发明在Zn_0.5Ti_0.5NbO₄基础上进行离子掺杂Co₂O₃和Ta₂O₅，并在离子掺杂后的体系上掺杂0.5～3wt.％降烧剂，低于900℃烧结温度下烧结致密，在保证微波介电性能优异的前提下，且能够调节体系较正的τ_f值，介电常数20～34，损耗≤10^‑4，频率温度系数稳定‑10ppm/℃≤τ_f≤+10ppm/℃，制备工艺简单，易于工业化生产。

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，涉及一种低温烧结复合微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷随着移动通信产业的快速发展，对其需求日益增加，作为现代通信系统的基础材料，微波介质陶瓷材料被广泛应用于介质谐振器、滤波器、介质波导回路、微波电容、双工器、天线等微波元器件，适用于卫星通信及移动通讯基站。

低温共烧陶瓷LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)技术能够将多个不同类型、不同性能的无源元件集成在一个封装内，是无源集成的主流技术。但LTCC技术要求陶瓷材料能够与Ag、Cu等金属共烧，而一般陶瓷的烧结温度高于1000℃无法实现，因此降低陶瓷材料的烧结温度是应用于LTCC的门槛。

在微波介质陶瓷材料的制备过程中，评判体系性能主要在于以下三点：(1)适宜的介电常数；(2)低的损耗tanδ和高的品质因数Q×f值；(3)稳定近零的谐振频率温度系数。

通常情况下，降烧剂具有负的τ_f值，在陶瓷-玻璃的混合体系中，根据混合对数规则，为了得到近零的谐振频率温度系数，采取基料为τ_f为正值的配比。而(Zn_1-xCo_x)_0.5Ti_0.5(Nb_1-yTa_y)O₄(x＝0.05～0.95,y＝0.05～0.95)陶瓷在1150℃～1200℃烧结下具有较好的微波介电性能及较正的谐振频率温度系数：1175℃，ε_r＝45.15、Q×f＝16774GHz、τ_f＝90.17ppm/℃(x＝0.3，y＝0.4)。

但其烧结温度仍尚高(1150℃～1200℃)，不能直接与Ag、Cu等低熔点金属共烧，因此需要引入低熔点的烧结助剂。常用的办法有：(1)低熔点氧化物；(2)低熔点玻璃料烧结助剂；(3)改善工艺条件。相对比而言，低熔点氧化物或低熔点玻璃烧结助剂的工艺相对简单(在基料烧结后按质量比加入)，易于批量生产。

发明内容

针对上述存在问题或不足，本发明提供了一种低温烧结复合微波介质陶瓷材料及其制备方法。