一种超低温烧结的低介低损耗ltcc材料及其制备方法
技术领域
1.本发明属于电子元器件领域，进一步来说涉及ltcc陶瓷材料领域，具体来说，涉及超低温烧结低介低损耗ltcc陶瓷材料及其制备方法。
背景技术：
2.随着电子信息产业的飞速发展，与之密切相关的电子元器件的高集成、高可靠性、小型化和低成本发展已成必然趋势。为满足电子元件“小、轻、快”的发展趋势，低温共烧陶瓷技术(ltcc)因其化学稳定性好、设计灵活、布线密度高、烧结温度低且可在空气中与au、ag等电极进行共烧等优点，在电子工业领域得到了迅猛发展。
3.目前广泛采用的陶瓷材料虽然能够满足电子元器件对性能的要求，但其较高的烧结温度使得许多性能优异的陶瓷材料无法在ltcc技术中得以应用；此外，随着移动通信技术的不断升级，以及各类移动通信设备的更新换代和普及，对陶瓷材料提出了更苛刻的要求，要求陶瓷材料不仅可以与al(熔点660℃)电极共烧，甚至还可以与半导体或聚合物基基板等集成共烧。因此，降低陶瓷材料烧结温度成为一个急需解决的问题，目前国内外研究最多、最常用来实现低温烧结的方法是添加单一或多种复合低熔点氧化物、低熔点玻璃等烧结助剂来实现低温烧结；其中，添加单一或多种复合低熔点氧化物、低熔点玻璃等烧结助剂虽然可以明显的降低陶瓷材料的烧结温度，但是材料的性能均会被不同程度的恶化；此外，复合低熔点氧化物、低熔点玻璃等烧结助剂都需要单独制备，制备工艺不仅繁琐且易与陶瓷材料发生化学反应生成其他相，从而增加了整个陶瓷材料制备过程中的复杂性和不稳定性。降低陶瓷材料烧结温度的另一个方法是采用纳米级原始粉体，但制备工艺复杂、制造成本高、重复性差、可控性差，使得不宜大批量工业化生产。因此，进一步开发具有固有烧结温度低、原料成本低且性能优异的ltcc陶瓷材料具有重要的意义和商业价值。有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
4.本发明所要解决的技术问题是：现有技术中为降低烧结温度，采用烧结助剂引起材料性能恶化、采用纳米级原始粉体成本高且不适合批量化生产的问题。
5.本发明采用的技术构思是：一种超低温烧结的低介低损耗ltcc陶瓷材料，其原料组分包括纯度为99.9％以上的na2co3、wo3和moo3，按照分子式na
2+y
(w1‑
x
mo
x
)o4配制称量，其中 0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.5。采用固相合成法，首先按照化学式na
2+y
(w1‑
x
mo
x
)o4化学计量比配制称量所需原料，将各原料进行一次球磨混合均匀，通过保温煅烧过程使各原料进行初步的反应得到所需陶瓷相，再通过二次球磨细化反应物的颗粒尺寸，然后将二次球磨后的陶瓷粉进行造粒，再压制成圆柱体生坯，最后经过排胶烧结过程得到所述ltcc陶瓷材料。
6.本发明提供一种超低温烧结的低介低损耗ltcc陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
7.1、以纯度≥99.9％的na2co3、wo3和moo3为原料，按照分子式na
2+y
(w1‑
x
mo
x
)o4配制称
250r/min～350r/min的高转速下进行二次球磨6h～10h，将球磨得到的混合浆料在80℃～100℃下烘干，烘干后研磨成粉过80目筛网；然后加入聚乙烯醇水溶液(pva)进行造粒，造粒粉经过80～120目的筛网进行过筛在5mpa～10mpa压力下压制成直径为15mm，高7mm～8mm 的圆柱生坯；
26.5、将步骤4得到的圆柱生坯放入马弗炉内，在大气气氛下以3℃/min～5℃/min的升温速率在400℃保温4h排胶，再以3℃/min～5℃/min的升温速率在600℃烧结2h～4h得到所述超低温烧结的ltcc陶瓷材料。
27.该组ltcc陶瓷材料最佳的性能指标为：相对介电常数为4.5，品质因数为118501ghz，谐振频率温度系数为
‑
40.09ppm/℃。
28.实施例2：
29.1、以纯度≥99.9％的na2co3、wo3和moo3为原料，按照分子式na
2+y
(w1‑
x
mo
x
)o4(x＝0.2， y＝0.2)，称量配制；
30.2、将称量好的原料以无水乙醇和氧化锆球为球磨介质，在转速为250r/min～350r/min的高转速下球磨4h～6h；
31.3、将球磨混合后的浆料在80℃～100℃下烘干，烘干后研磨成粉过80目筛网；再以1～3℃/min的升温速率在400℃～500℃进行预烧2h～4h；
32.4、将步骤3得到的预烧合成的陶瓷粉以无水乙醇氧化锆球为球磨介质，在转速为 250r/min～350r/min的高转速下进行二次球磨6h～10h，将球磨得到的混合浆料在80℃～100℃下烘干，烘干后研磨成粉过80目筛网；然后加入聚乙烯醇水溶液(pva)进行造粒，造粒粉经过80～120目的筛网进行过筛在5mpa～10mpa压力下压制成直径为15mm，高7mm～8mm 的圆柱生坯；
33.5、将步骤4得到的圆柱生坯放入马弗炉内，在大气气氛下以3℃/min～5℃/min的升温速率在400℃保温4h排胶，再以3℃/min～5℃/min的升温速率在575℃烧结2h～4h得到所述超低温烧结的ltcc陶瓷材料。
34.该组ltcc陶瓷材料最佳的性能指标为：相对介电常数为4.9，品质因数为112581ghz，谐振频率温度系数为
‑
28.15ppm/℃。
35.实施例3：
36.1、以纯度≥99.9％的na2co3、wo3和moo3为原料，按照分子式na
2+y
(w1‑
x
mo
x
)o4(x＝0.3， y＝0.3)，称量配制；
37.2、将称量好的原料以无水乙醇和氧化锆球为球磨介质，在转速为250r/min～350r/min的高转速下球磨4h～6h；
38.3、将球磨混合后的浆料在80℃～100℃下烘干，烘干后研磨成粉过80目筛网；再以1～ 3℃/min的升温速率在400℃～500℃进行预烧2h～4h；
39.4、将步骤3得到的预烧合成的陶瓷粉以无水乙醇氧化锆球为球磨介质，在转速为 250r/min～350r/min的高转速下进行二次球磨6h～10h，将球磨得到的混合浆料在80℃～100℃下烘干，烘干后研磨成粉过80目筛网；然后加入聚乙烯醇水溶液(pva)进行造粒，造粒粉经过80～120目的筛网进行过筛在5mpa～10mpa压力下压制成直径为15mm，高7mm～8mm 的圆柱生坯；
40.5、将步骤4得到的圆柱生坯放入马弗炉内，在大气气氛下以3℃/min～5℃/min的
升温速率在400℃保温4h排胶，在3℃/min～5℃/min的升温速率在550℃烧结2h～4h得到所述超低温烧结的ltcc陶瓷材料。
41.该组ltcc陶瓷材料最佳的性能指标为：相对介电常数为5.2，品质因数为110055ghz，谐振频率温度系数为
‑
16.25ppm/℃。
42.实施例4：
43.1、以纯度≥99.9％的na2co3、wo3和moo3为原料，按照分子式na
2+y
(w1‑
x
mo
x
)o4(x＝0.4， y＝0.4)，称量配制；
44.2、将称量好的原料以无水乙醇和氧化锆球为球磨介质，在转速为250r/min～350r/min的高转速下球磨4h～6h；
45.3、将球磨混合后的浆料在80℃～100℃下烘干，烘干后研磨成粉过80目筛网；再以1～ 3℃/min的升温速率在400℃～500℃进行预烧2h～4h；
46.4、将步骤3得到的预烧合成的陶瓷粉以无水乙醇氧化锆球为球磨介质，在转速为 250r/min～350r/min的高转速下进行二次球磨6h～10h，将球磨得到的混合浆料在80℃～100℃下烘干，烘干后研磨成粉过80目筛网；然后加入聚乙烯醇水溶液(pva)进行造粒，造粒粉经过80～120目的筛网进行过筛在5mpa～10mpa压力下压制成直径为15mm，高7mm～8mm 的圆柱生坯；
47.5、将步骤4得到的圆柱生坯放入马弗炉内，在大气气氛下以3℃/min～5℃/min的升温速率在400℃保温4h排胶，在3℃/min～5℃/min的升温速率在525℃烧结2h～4h得到所述超低温烧结的ltcc陶瓷材料。
48.该组ltcc陶瓷材料最佳的性能指标如下：相对介电常数为6.1，品质因数为102281ghz，谐振频率温度系数为+1.43ppm/℃。
49.实施例5：
50.1、以纯度≥99.9％的na2co3、wo3和moo3为原料，按照分子式na
2+y
(w1‑
x
mo
x
)o4(x＝0.5， y＝0.5)，称量配制；
51.2、将称量好的原料以无水乙醇和氧化锆球为球磨介质，在转速为250r/min～350r/min的高转速下球磨4h～6h；
52.3、将球磨混合后的浆料在80℃～100℃下烘干，烘干后研磨成粉过80目筛网；再以1～ 3℃/min的升温速率在400℃～500℃进行预烧2h～4h；
53.4、将步骤3得到的预烧合成的陶瓷粉以无水乙醇氧化锆球为球磨介质，在转速为 250r/min～350r/min的高转速下进行二次球磨6h～10h，将球磨得到的混合浆料在80℃～100℃下烘干，烘干后研磨成粉过80目筛网；然后加入聚乙烯醇水溶液(pva)进行造粒，造粒粉经过80～120目的筛网进行过筛在5mpa～10mpa压力下压制成直径为15mm，高7mm～8mm 的圆柱生坯；
54.5、将步骤4得到的圆柱生坯放入马弗炉内，在大气气氛下以3℃/min～5℃/min的升温速率在400℃保温4h排胶，在3℃/min～5℃/min的升温速率在500℃烧结2h～4h得到所述超低温烧结的ltcc陶瓷材料。
55.该组ltcc陶瓷材料最佳的性能指标如下：介电常数为6.6，品质因数为90730ghz，谐振频率温度系数为+18.34ppm/℃。
56.最后应说明的是：上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，本发明包括但不
限于以上实施例，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡符合本发明要求的实施方案均属于本发明的保护范围。