[发明专利]一种LTCC材料及其制备方法

说明书

本发明属于功能陶瓷及其制造领域，具体为一种低温共烧陶瓷(LTCC)材料及其制备方法。该LTCC材料的基料为Li₃Mg₂NbO₆，以Li₂CO₃,MgO,Nb₂O₅为原料，根据其化学式进行配比，以BaCu(B₂O₅)作为助烧剂，通过固相法制得，助烧剂的占比为0.05～1.5wt％。其ε_r介于11至16之间，τ_f介于‑15ppm/℃至‑30ppm/℃之间，Q×f大于20000GHz。本发明的LTCC材料在满足LTCC工艺烧结温度的同时依然能保持较高的品质因素，在950℃烧结时，材料的Q×f＝55521GHZ。未在材料体系中单独加入较多B₂O₃，V₂O₅以使得材料在后续LTCC流延工序中出现浆料粘度过大而不稳定。为Li₃Mg₂NbO₆体系LTCC材料提供了一种新的选择。可应用在f＞8GHz的卫星直播等微波通信机中作为介质谐振器件。

技术领域

本发明属于功能陶瓷及其制造领域，涉及一种微波介质陶瓷材料，具体为一种低温共烧陶瓷(LTCC)材料及其制备方法。

背景技术

微波介电陶瓷不仅在汽车，医疗，通讯航天等领域有着广泛的应用，而且在物联网，5G通讯以及人工智能等新兴领域起着重要的作用。因此，它吸引着大量的研究人员对其开展研究工作。性能优良的微波介电陶瓷需要具备相对较高的介电常数以实现器件的小型化，高的品质因素Q以实现良好的选择性，以及近乎为零的谐振频率温度系数以实现器件在不同温度下性能的稳定性。但是大部分有着优良性能的微波陶瓷材料有着特别高的烧结温度，而烧结温度过高会导致大量的能源消耗、陶瓷材料本身元素的挥发、一些新反应的进行、甚至不能满足低温共烧陶瓷的工艺要求，烧结温度高于银、铜熔点。

低温共烧陶瓷技术作为电子元器件集成化、模块组化、小型化的首选方法，有如下优势：(1)能够实现多层电路基板的小型化。能够将电阻，电容等无源元器件内埋进多层板中，从而实现电路的小型化。(2)易于对每一层布线和通孔填充等质量进行检查，及时避免残次样品流入下一道工序从而提高成品率并降低生产成本。(3)LTCC的基板材料的热导率是有机基板的20倍，为电路功率提供更大的功率容限，提高电路的可靠性和寿命。(4)能够很好的与薄膜工艺兼容，实现高密度，多芯片，微组装。(5)生产周期短，生产灵活，自动化程度高，适合批量化生产。

材料的介电常数越小，信号在其上传输的速度越快。特别是对于高频微波/毫米波领域，电磁波的波长很短，因此，较低介电常数的材料具有较快的信号传输速度从而减小信号的失真。通过固相法在1250℃烧结4h的条件下制备的Li₃Mg₂NbO₆具备良好的微波介电性能(ε_r＝16.8，Q×f＝79643GHz，τ_f＝-27.2ppm/℃)，因此使用Li₃Mg₂NbO₆制备介质谐振器不仅具有良好的选择性，而且具有较小的信号失真。但是过高的烧结温度使它不能够应用在LTCC工艺中，因此降低微波介电陶瓷的烧结温度是其研究的重点。