ZnO-B2O3玻璃對(duì)Li2Zn3Ti4O12-CaTiO3復(fù)合陶瓷低溫?zé)Y(jié)及性能的影響

舒國勁，袁世逢，龐錦標(biāo)，竇占明，楊 俊，劉 凱，韓光學(xué)

(中國振華集團(tuán)云科電子有限公司，貴陽 550018)

0 引 言

隨著微電子技術(shù)、汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)、軍事雷達(dá)、計(jì)算機(jī)等電子通信技術(shù)的高速發(fā)展，與之密切相關(guān)的電子元器件朝著高集成、高速度、高密度、高可靠性、小型化和低成本方向發(fā)展已成必然趨勢(shì)[1-3]。目前，低溫共燒陶瓷(low temperature co-fired ceramic， LTCC)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電子元器件高密度封裝、集成化、小型化的重要途徑，也是目前研究的熱點(diǎn)之一。為了能應(yīng)用于LTCC技術(shù)，微波介質(zhì)陶瓷材料需滿足如下要求：(1)優(yōu)異的介電性能(如合適的介電常數(shù)(εr)、高品質(zhì)因數(shù)(Q×f≥10 000 GHz)、近零的諧振頻率溫度系數(shù)(|τf|≤10×10-6/℃))；(2)低于Au、Ag、Cu等電極材料的熔點(diǎn)溫度，實(shí)現(xiàn)陶瓷與電極共燒；(3)與電極材料不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且兩者的界面結(jié)合牢固，燒結(jié)收縮匹配等[4-5]。

近年來，一系列性能優(yōu)異的微波介質(zhì)陶瓷，如Li2Zn3Ti4O12、Li2MTi3O8(M=Zn，Mg)、Li2MO3(M=Ti，Zr，Sn)和LiMgPO4等[6-9]被相繼報(bào)道。其中，Li2Zn3Ti4O12陶瓷以優(yōu)異的微波介電性能(εr=20.6，Q×f=106 000 GHz，τf=-48×10-6/℃)、原材料價(jià)廉、來源豐富且滿足低成本要求等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注，然而，其較大的諧振頻率溫度系數(shù)(-48×10-6/℃)和較高的燒結(jié)溫度(1 075 ℃)使得該材料難以在LTCC技術(shù)得以應(yīng)用，因此調(diào)節(jié)Li2Zn3Ti4O12陶瓷的諧振頻率溫度系數(shù)和降低其燒結(jié)溫度是目前研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。為了調(diào)節(jié)Li2Zn3Ti4O12陶瓷的τf值使其接近零，提高電子元器件的工作穩(wěn)定性，添加具有相反諧振頻率溫度系數(shù)的添加劑是目前最常用且最有效的方法，如TiO2、CaTiO3和Ba3(VO4)2等添加劑[10-12]，其中添加6%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的CaTiO3可將Li2Zn3Ti4O12陶瓷的τf值調(diào)節(jié)近零且保持較好的性能：εr=21.7，Q×f=61 490 GHz，τf=+2.68×10-6/℃。為了降低Li2Zn3Ti4O12陶瓷的燒結(jié)溫度，BaCu(B2O5)、Li2O-ZnO-B2O3、B2O3-La2O3-MgO-TiO2、H3BO3和0.4B2O3-0.6CuO等[13-16]燒結(jié)助劑均被用于降低Li2Zn3Ti4O12陶瓷的燒結(jié)溫度，結(jié)果表明，Li2Zn3Ti4O12陶瓷的燒結(jié)溫度均不同程度的被降低，然而其Q×f值或者τf值也被不同程度的惡化。……