一種ltcc材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種CaO-La2O3-TiO2體系LTCC材料及其制備方法，涉及電子材料【技術領域】。其原料組成為質量百分比91.74％～99.1％的CaO-La2O3-TiO2和質量百分比為0.9％～8.26％的鑭硼鋅玻璃。CLT系材料的組成為：CaCO3、La2O3、TiO2按照(1-x)CaTiO3-xLa2/3TiO3配料，其中0.25≤x≤0.45；鑭硼鋅玻璃的原料組成為：45％≤La2O3≤47％、28％≤B2O3≤32％、21％≤ZnO≤25％。將上述組分經(jīng)過稱量、混合球磨、煅燒、粉碎、造粒、成型、排膠和燒結的固相反應工序制得本發(fā)明LTCC材料。本發(fā)明原材料價格低廉，器件生產(chǎn)成本極低，高的εr使器件尺寸減小，以便于實現(xiàn)電路集成的小型化件的制造，在工業(yè)上有著極大的應用價值。
【專利說明】-種LTCC材料及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于介質陶瓷領域，尤其涉及一種Ca0-La203-Ti0 2體系LTCC微波介質陶瓷 材料。

【背景技術】
[0002] 微波介質陶瓷是應用于微波電路中完成對電磁波的傳輸、反射、吸收從而達到對 微波調制作用的電介質材料，具有損耗低、諧振頻率溫度系數(shù)小、介電常數(shù)大等特點，可以 制成介質穩(wěn)頻振蕩器、介質諧振器、介質波導傳輸線、介質濾波器、雙工器、微波介質天線 等，廣泛應用于微波技術各個領域。隨著移動通訊、雷達、衛(wèi)星直播電視、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) (GPS)等微波應用技術的迅速發(fā)展，頻率高端化、集成化、小型化和低成本化已成為微波技 術發(fā)展的必然趨勢。
[0003] 應用于微波頻段的介電陶瓷，應滿足要求：（1)較高的介電常數(shù)以利于器件的小 型化（介質元器件的尺寸與介電常數(shù)L的平方根成反比）；（2)介電常數(shù)的提高不能犧 牲品質因數(shù)QXf值（其中Q?ι/tan δ，f是諧振頻率）。Ca0-La203-Ti02(CLT)體系中的 CaTi03相體系具有高的介電常數(shù)、?120,高的QXf值> 8000,是一種良好的微波介質 材料。然而，由于純的Ca0-La203_Ti0 2(CLT)合成溫度高（> 1300°C )，這就限制了它與Ag 等金屬進行共燒的應用。為了降低燒結溫度，傳統(tǒng)的方法之一為摻入低熔點氧化物，如B203 及V205，然而游離的B203及V20 5在后期流延過程中易導致漿料粘度過大而不穩(wěn)定，限制了其 實際應用；另一種常用方法是摻入低熔點玻璃，然而燒結溫度降低后，性能往往下降較多。
[0004] 目前，關于 Ca0-La203-Ti02 (CLT)體系所做的研究主要有：Ca0-La203-Ti02 (CLT) 體系在 1400 °C 下燒結 4h 時，ε r = 109, QXf = 17600GHz ;Ca0-La203-Ti02(CLT)與 Li20-Nd203-Ti02 體系復合，在 1400°C 下燒結 4h，ε ^ = 105, Qxf = 7000GHz ;添加 4 % 鋅硼硅玻璃 Zn0-B203_La203(ZBS)Ca0-La 203-Ti02(CLT)與 Li20-Nd203_Ti02(LNT)的復合 體系（〇^^)在10501：下燒結，8^ = 76，丨&113= 0.0078;添加15%的鋅硼鑭玻璃 La203-B203-Zn0(LBZ)的 CLLNT 的復合體系在 1050°C下燒結，ε r = 66, tan δ = 〇· 0078 ;添 加 4% 的 Zn0-B203_La203 (ZBS)-l% LiF 的 CLLNT 復合體系在 1000°C下燒結 3h 時，ε ^ = 98， QXf = 1386。
[0005] 關于Ca0-La203-Ti02(CLT)體系在實現(xiàn)低溫燒結下，并能保持相對高介電常數(shù)、高 品質因數(shù)及低介電損耗的發(fā)明尚未見報道。


【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種可低溫燒結< 900°C，具 有介電常數(shù)ε r彡90,品質因數(shù)QXf = 4000?6000GHz、介電損耗tan δ ~ 6?9E-04的 CLT體系LTCC材料及其制備方法。
[0007] 該LTCC材料的原料組成為質量百分比91. 74 %?99. 1 %的Ca0-La203-Ti02和 質量百分比為〇. 9%?8. 26%的鑭硼鋅玻璃。CLT系材料的組成為CaC03、La203、Ti0 2按 (l-x)CaTi03-xLa2/3Ti03配料，其中0. 25彡x彡0. 45 ;鑭硼鋅玻璃的原料組成為：45% 彡 La203 彡 47%、28%彡 B203 彡 32%、21%彡 ZnO 彡 25%。
[0008] 本發(fā)明材料的制備方法包括如下步驟：
[0009] 步驟1 :主晶相制備，將碳酸鈣（CaC03)、氧化鑭（La203)、二氧化鈦（Ti0 2)的原始粉 末按（l-x)CaTi03-xLa2/3Ti0 3組成配料，其中0. 25 < X < 0. 45 ;將配料與去離子水按質量 比1:3混合，濕式球磨5?8小時后過篩網(wǎng)并干燥，再粉碎均勻，在950°C?1150°C下煅燒 3?7小時；
[0010] 步驟2 :鑭硼鋅玻璃制備，將La203、B203、Zn0按質量百分比：45%彡La 203彡47%、 28%彡B203彡32%、21%彡ZnO彡25%制備配料，將其與去離子水按質量比1:3混合，濕 式球磨3?7小時，烘干后以60目篩網(wǎng)過篩，于500°C?800°C預燒3?8小時，然后在 1KKTC?1500°C熔融玻璃渣，將制備的玻璃渣再破碎球磨成粉；
[0011] 步驟3 :在步驟1制備的產(chǎn)物中加入步驟2制備的占兩者總質量百分比0.9%? 8. 26%的鑭硼鋅玻璃，將其與去離子水按質量比1:3混合，濕式球磨混合3?8小時并烘 干；
[0012] 步驟4:將步驟3產(chǎn)物添加劑量占其質量百分比2?5%的丙烯酸溶液作為粘結劑 造粒，200?300Mpa干壓成型；在450°C下排膠1?3小時，于850?900°C大氣氣氛中煅 燒，保溫2?4小時，制成微波介質陶瓷材料。
[0013] 綜上所述，由于采用了上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0014] 1、燒結溫度彡900°C的條件下，制得介電常數(shù)L彡90,品質因數(shù)QXf = 4000? 6000GHz，介電損耗tan δ ~ 6?9E-04的CLT體系介質陶瓷材料。
[0015] 2、本發(fā)明可在高頻領域產(chǎn)品中應用，其配方不含重金屬成分綠色環(huán)保無污染，滿 足歐共體最新出臺的RH0S和WEEE的嚴格標準要求。
[0016] 3、本發(fā)明所使用的原料成本低廉。

【具體實施方式】
[0017] 本發(fā)明材料由Ca0-La203-Ti02(CLT)系材料及占主晶相重量百分比為0.9%? 8. 26%的鑭硼鋅玻璃組成，通過固相反應，即可得到本發(fā)明材料。Ca0-La203_Ti0 2(CLT)系 材料的組成為（l-x)CaTi03-xLa2/3Ti0 3，其中：0.25彡X彡0.45。表1、表2示出了構成本 發(fā)明各成分含量的幾個具體實施例的數(shù)據(jù)，表3給出各實施例的微波介電性能。用圓柱介 質諧振器法進行微波介電性能的評價，檢測方法為GB/T 7265. 2-1987開式腔法，Aglient 8719ET網(wǎng)絡分析儀，根據(jù)Hakki-Coleman方法測定介電常數(shù)ε r及品質因數(shù)QXf(GHz)，介 電損耗（tan δ )。
[0018] 制備方法如下：
[0019] 步驟1 :主晶相制備，將碳酸鈣（CaC03)、氧化鑭（La203)、二氧化鈦（Ti0 2)的原始粉 末按（l-x)CaTi03-xLa2/3Ti03組成配料，其中0. 25 < X < 0. 45 ;將配料與去離子水按質量 比1:3混合，濕式球磨5?8小時后過篩網(wǎng)并干燥，再粉碎均勻，在950°C?1150°C下煅燒 3?7小時；
[0020] 步驟2 :鑭硼鋅玻璃制備，將La203、B203、Zn0按質量百分比：45%彡La 203彡47%、 28%彡B203彡32%、21%彡ZnO彡25%制備配料，將其與去離子水按質量比1:3混合，濕 式球磨3?7小時，烘干后以60目篩網(wǎng)過篩，于500°C?800°C預燒3?8小時，然后在 1KKTC?1500°C熔融玻璃渣，將制備的玻璃渣再破碎球磨成粉；
[0021] 步驟3 :在步驟1制備的產(chǎn)物中加入步驟2制備的占兩者總質量百分比0. 9%? 8. 26%的鑭硼鋅玻璃，將其與去離子水按質量比1:3混合，濕式球磨混合3?8小時并烘 干；
[0022] 步驟4 :將步驟3產(chǎn)物添加劑量占其質量百分比2?5%的丙烯酸溶液作為粘結劑 造粒，200?300Mpa干壓成型；在450°C下排膠1?3小時，于850?900°C大氣氣氛中煅 燒，保溫2?4小時，制成微波介質陶瓷材料。
[0023] 實施例樣：
[0024] 表 1 :
[0025]

【權利要求】
1. 一種LTCC材料，其特征在于：該材料的原料組成為質量百分比91. 74%?99. 1%的 Ca0-La203-Ti02和質量百分比為0. 9%?8. 26%的鑭硼鋅玻璃，Ca0-La203-Ti02系材料的組 成為 CaC03、La203、Ti02 按（1-x) CaTi03-xLa2/3Ti03 配料，其中 0· 25 彡 X 彡 0· 45 ;鑭硼鋅玻璃 的原料組成為：45%彡La203彡47%、28%彡B20 3彡32%、21%彡ZnO彡25%。
2. 如權利要求1所述LTCC材料，其特征在于：該材料燒結溫度< 900°C，介電常數(shù) ε r彡90,品質因數(shù)QXf = 4000?6000GHz、介電損耗tan δ?6?9E-04。
3. 如權利要求1所述一種LTCC材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1 :主晶相制備，將碳酸鈣（CaC03)、氧化鑭（La203)、二氧化鈦（Ti0 2)的原始粉末按 (1-x)CaTi03_xLa2/3Ti03組成配料，其中0. 25彡X彡0. 45 ;將配料與去離子水按質量比1:3 混合，濕式球磨5?8小時后過篩網(wǎng)并干燥，再粉碎均勻，在950°C?1150°C下煅燒3?7 小時； 步驟2 :鑭硼鋅玻璃制備，將La203、B203、ZnO按質量百分比：45 %彡La203彡47 %、28 % 彡B203彡32%、21%彡ZnO彡25%制備配料，將其與去離子水按質量比1:3混合，濕式球磨 3?7小時，烘干后以60目篩網(wǎng)過篩，于500°C?800°C預燒3?8小時，然后在1KKTC? 1500°C熔融玻璃渣，將制備的玻璃渣再破碎球磨成粉； 步驟3 :在步驟1制備的產(chǎn)物中加入步驟2制備的占兩者總質量百分比0.9%?8. 26% 的鑭硼鋅玻璃，將其與去離子水按質量比1:3混合，濕式球磨混合3?8小時并烘干； 步驟4 :將步驟3產(chǎn)物添加劑量占其質量百分比2?5%的丙烯酸溶液作為粘結劑造 粒，200?300Mpa干壓成型；在450°C下排膠1?3小時，于850?900°C大氣氣氛中煅燒， 保溫2?4小時，制成微波介質陶瓷材料。
【文檔編號】C04B35/465GK104193326SQ201410337899
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權日:2014年7月16日
【發(fā)明者】李恩竹, 鄒蒙瑩, 王京, 段舒心, 周曉華, 張樹人 申請人:電子科技大學