一种中等介电常数低温共烧微波介质陶瓷基板材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种中等介电常数低温共烧微波介质陶瓷基板材料及其制备方法，该陶瓷基板材料按质量百分比计，包括：

【技术实现步骤摘要】
一种中等介电常数低温共烧微波介质陶瓷基板材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及低温共烧陶瓷
，尤其涉及一种中等介电常数低温共烧微波介质陶瓷基板材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]微波介质陶瓷是在微波频段电路中作为介质材料，从而实现一种或多种功能的陶瓷
。
微波介质陶瓷作为新兴的电子材料，是微波滤波器
、
微波介质振荡器
、
微波介质谐振器
、
微波电容等电子元件的核心材料，在无线网络
、
雷达
、
通讯等领域有着广泛的应用
。
为了满足无源器件小型化的需求，多层片式元件得以空前发展
。
在制备多层片式微波元器件时，微波介质材料需与高导电率的金属电极材料实现共烧
。
目前，银
(
熔点约为
961℃)
是较为理想内电极材料，开发性能优异的低温共烧陶瓷
(LTCCs)
具有重要的实际应用意义
。
[0003]在
20
世纪
70
年代，
BaO
‑
TiO2二元体系微波陶瓷是一大热点研究，由于该体系材料介电损耗值和温度系数比较难以调节，曾一度被忽视，但这些缺陷可以通过掺杂
、
多组分复合等方法改善，且原料便宜易得，所以在近年来该体系材料再度引起人们的关注
。
据文献报道，
BaTi4O9陶瓷在<br/>1300℃
烧结时，其介电常数约为
37
，
Q
×
f
值为
22700GHz。
单相
Ba2Ti9O
20
陶瓷的温度比较高，一般高于
1300℃
，其介电常数约为
40
，
Q
×
f
值约为
32000GHz。
相较于前两者，
BaTi5O
11
陶瓷的微波介电性能更优异，但相关研究较少的原因是单相
BaTi5O
11
难以获得
。Tillmanns
等人曾报道，通过快速冷却
BaTi4O9可获得
BaTi5O
11
相
。2008
年，
Zhou
等人在
BaCO3与
TiO2原料中加入
1wt
％
CuO
，成功利用固相反应法制备出单斜相的
BaTi5O
11
陶瓷，在
1100℃
下烧结，该陶瓷的介电常数为
41.2
，
Q
×
f
值为
47430GHz。
随后，
Zhou
等人又报道了
BaCu(B2O5)
可有效将
BaTi5O
11
陶瓷烧结温度降低至
925℃
，此时陶瓷的介电常数为
37.4
，
Q
×
f
值为
25502GHz。
适量玻璃添加剂也可以有效较低陶瓷烧结温度，专利
201611109678.9
中公开了
BaO
‑
ZnO
‑
B2O3玻璃对
BaTi5O
11
陶瓷烧结温度的影响，该体系材料烧结温度为
875℃
～
920℃
，具有中等介电常数
(30
～
40)
，
Q
×
f
为
20000GHz
～
30000GHz。
[0004]为了减弱玻璃助剂对陶瓷力学性能和微波性能的破坏作用，更多玻璃助剂对
BaTi5O
11
陶瓷烧结性能的影响应该被报道，以期获得更优良的玻璃助剂组份，满足实际应用
。
实验结果表明，
ZnO
‑
B2O3玻璃
、ZnO
‑
B2O3‑
SiO2玻璃
、BaO
‑
ZnO
‑
B2O3‑
SiO2玻璃
、B2O3‑
ZnO
‑
La2O3等玻璃添加剂均可有效
BaO
‑
TiO2体系的烧结温度
。
但是低熔点玻璃引入后可能会导致材料机械强度降低
、
与银浆共烧不匹配
、
工艺容差小等问题
。
因此，开发
BaTi5O
11
陶瓷多组分玻璃助剂是具有积极意义的
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种中等介电常数低温共烧微波介质陶瓷基板材料及其制备方法
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0007]本专利技术第一方面是提供一种中等介电常数低温共烧微波介质陶瓷基板材料，按质量百分比计，包括：
90
～
95
％的
BaTi5O
11
陶瓷和陶瓷掺杂剂，余量为低熔点烧结助剂；
[0008]其中，所述陶瓷掺杂剂为
CuO、ZnO、CeO2、V2O5中的一种或几种，且其质量为所述
BaTi5O
11
陶瓷质量的
0.5
％～2％；以改善
BaTi5O
11
陶瓷的微观形貌，减少缺陷形成，进而改善
BT5陶瓷的微波介电性能；
[0009]所述烧结助剂为
ZnO
‑
B2O3‑
SiO2‑
BaO
‑
Li2O
玻璃
、CaO
‑
B2O3‑
SiO2‑
Al2O3‑
Na2CO3玻璃
、MgO
‑
SrO
‑
B2O3‑
SiO2玻璃
、Li2O
‑
SiO2‑
CaO
‑
Al2O3玻璃中的一种或几种；所述玻璃与基体陶瓷材料间的相容性良好，一方面可促进陶瓷材料烧结，另一方面所选玻璃具有相对较低的介电损耗，对材料体系的介电性能产生积极影响
。
[0010]进一步地，以所述
ZnO
‑
B2O3‑
SiO2‑
BaO
‑
Li2O
玻璃的质量百分比计，所述
ZnO
‑
B2O3‑
SiO2‑
BaO
‑
Li2O
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种中等介电常数低温共烧微波介质陶瓷基板材料，其特征在于，按质量百分比计，包括：
90
～
95
％的
BaTi5O
11
陶瓷和陶瓷掺杂剂，余量为低熔点烧结助剂；其中，所述陶瓷掺杂剂为
CuO、ZnO、CeO2、V2O5中的一种或几种，且其质量为所述
BaTi5O
11
陶瓷质量的
0.5
％～2％；以改善
BaTi5O
11
陶瓷的微观形貌，减少缺陷形成，进而改善
BaTi5O
11
陶瓷的微波介电性能；所述烧结助剂为
ZnO
‑
B2O3‑
SiO2‑
BaO
‑
Li2O
玻璃
、CaO
‑
B2O3‑
SiO2‑
Al2O3‑
Na2CO3玻璃
、MgO
‑
SrO
‑
B2O3‑
SiO2玻璃
、Li2O
‑
SiO2‑
CaO
‑
Al2O3玻璃中的一种或几种；所述玻璃与基体陶瓷材料间的相容性良好，一方面可促进陶瓷材料烧结，另一方面所选玻璃具有相对较低的介电损耗，对材料体系的介电性能产生积极影响
。2.
根据权利要求1所述的中等介电常数低温共烧微波介质陶瓷基板材料，其特征在于，以所述
ZnO
‑
B2O3‑
SiO2‑
BaO
‑
Li2O
玻璃的质量百分比计，所述
ZnO
‑
B2O3‑
SiO2‑
BaO
‑
Li2O
玻璃包括：
ZnO15
～
25
％，
B2O330
～
50
％，
SiO220
～
30
％，
BaO20
～
30
％，
Li2O0
～2％
。3.
根据权利要求1所述的中等介电常数低温共烧微波介质陶瓷基板材料，其特征在于，以所述
CaO
‑
B2O3‑
SiO2‑
Al2O3‑
Na2CO3玻璃的质量百分比计，所述
CaO
‑
B2O3‑
SiO2‑
Al2O3‑
Na2CO3玻璃包括：
CaO30
～
45
％，
B2O310
～
20
％，
SiO235
～
45
％，
Al2O
30～
10
％，
Na2CO
30～2％
。4.
根据权利要求1所述的中等介电常数低温共烧微波介质陶瓷基板材料，其特征在于，以所述
MgO
‑
SrO
‑
B2O3‑
SiO2玻璃的质量百分比计，所述
MgO
‑
SrO
‑
B2O3‑
SiO2玻璃包括：
MgO30
～
45
％，
SrO0
...

【专利技术属性】
技术研发人员：上官端丹，兰开东，李自豪，
申请(专利权)人：上海晶材新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：