專利名稱：：低溫?zé)Y(jié)低損耗高頻介質(zhì)陶瓷及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于電子元器件的，特別涉及一種低溫?zé)Y(jié)低損耗高頻介質(zhì)陶瓷及其制備方法。
背景技術(shù)：
：移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，對(duì)移動(dòng)電話、車載電話、便攜式手提電腦等移動(dòng)設(shè)備小型化、輕便化、低功耗、高性能等要求日益加強(qiáng)。這就要求電子元器件繼續(xù)向著微型化、高集成化、高可靠性、低成本、和片式化方向發(fā)展。近年來，從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，開展與高電導(dǎo)率低熔點(diǎn)賤金屬CuG060。C)或Ag(960°C)共燒的介質(zhì)陶瓷(LowTemperatureCo-firedCe腦ic，簡(jiǎn)稱LTCC)成為研究的熱點(diǎn)。作為L(zhǎng)TCC材料，不僅要求合適的介電常數(shù)、低的介電損耗與小的諧振頻率溫度系數(shù)，更要求材料能在較低的燒結(jié)溫度下燒結(jié)(95(TC以下)，以便能與高電導(dǎo)率的銅或銀金屬內(nèi)電極共燒。但是，目前大多數(shù)高頻介質(zhì)陶瓷存在燒結(jié)溫度高(120(TC以上)、材料低溫化與介電性能不能兼容等問題。目前報(bào)道較多的低燒結(jié)溫度材料有ZnO—Ti02系、BiNb04系和81203—2110—1^205系等介質(zhì)陶瓷材料。但這些低燒結(jié)溫度介質(zhì)陶瓷材料存在容量溫度系數(shù)偏大、介電損耗高、與銀電極發(fā)生界面反應(yīng)等問題。Li20—Nb203—Ti02系統(tǒng)高頻介質(zhì)陶瓷具有適中的燒結(jié)溫度U10(TC左右)、高的介電常數(shù)、可調(diào)的容量溫度系數(shù)和較低的損耗，是一種性能優(yōu)異的介質(zhì)陶瓷材料。但是目前整體上對(duì)該材料體系的研究較少，特別是將燒結(jié)溫度降低到900°C，并保持超低損耗和高介電常數(shù)等優(yōu)異介電性能的高頻介質(zhì)陶瓷，尚無先例。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種燒結(jié)溫度低(90(TC)、介電損耗低、高介電常數(shù)、同時(shí)保持優(yōu)異的介電性能、并能與高電導(dǎo)率的銀金屬內(nèi)電極共燒的高頻介質(zhì)陶瓷。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)其組成及摩爾百分比含量為L(zhǎng)W易卜x—3yTix+4y03，其中0.05<x<0.2,0<y<0.15，在此基礎(chǔ)上添加重量百分比為添加重量百分比為0.56W的BA、14%的Bi203、0.53%的&0和210%玻璃粉的其中一至兩種；所述玻璃粉組分及重量百分比含量為4060%的Pb304、38%的Si02、1530°/。的Bi203、27%的ZnO、510%的TiOs和15%的H3B03。其組成及摩爾百分比含量為W1+x—yNUix-+4y03，其中x^0.18，y=0.09，在此基礎(chǔ)上添加重量百分比為13%的BA、13%的BiA、13%010和57%玻璃粉的其中一至兩種；所述玻璃粉組分及重量百分比含量為60wt。/。的Pb304、3wt。/。的Si02、20.97wt。/。的Bi203、5.21wt。/。的ZnO、8.15wt。/。的Ti02、2.67wt。/。的H3B03。本發(fā)明的低溫?zé)Y(jié)低損耗高頻介質(zhì)陶瓷的制備方法，步驟如下(1)將原料Li2C03、Nb205和Ti02按配方通式LiHx-yNb卞3yTix+4y03，其中0.05<x<0.2，0<y<0.15進(jìn)行配料；按混合原料與去離子水的重量比為1:1.7加入去離子水，在球磨機(jī)上研磨46h;(2)研磨后的原料于干燥箱中烘干，以4XVmin的升溫速率升至850920預(yù)燒26h;(3)預(yù)燒后的粉料按重量百分比含量為100%計(jì)，加入添加重量百分比為0.56%的8203、14%的Bi20.3、0.53。/。的CuO和210%玻璃粉的其中一至兩種，進(jìn)行二次配料；其中玻璃粉組分及重量百分比含量為4060%的Pb304、38%的Si02、1530%的Bi203、27°/。的ZnO、510%的Ti。2和15%的H3B03。(4)將二次配料在球磨機(jī)上研磨2426h，于干燥箱中烘干，在烘干后的粉料加入重量百分比為5%7%的粘結(jié)劑石蠟造粒，壓制成生坯，以5'C/min的升溫速率升至85095(TC在燒成，保溫36h。所述步驟(1)和(4)的球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為400r/min。所述步驟(2)和(4)采用紅外干燥箱烘干。所述步驟(4)的造粒粉料過1000孔/cm2分樣篩，在48Mpa壓強(qiáng)下壓制成圓片狀生坯。本發(fā)明的有益效果是，選擇Li20—NW)3—Ti02系統(tǒng)，采用BA、BiA、CuO和玻璃粉為燒結(jié)助劑，提供了一種燒結(jié)溫度低(95(TC以下)、介電損耗低、高介電常數(shù)、同時(shí)保持了優(yōu)異的介電性能、并能與高電導(dǎo)率的銀金屬內(nèi)電極共燒的高頻介質(zhì)陶瓷。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。最佳實(shí)施例本發(fā)明采用分析純?cè)希瑢⒃螸i2C03、Nb20^t]^02按配方1^1.。批。.5511。.5403(當(dāng)x=0.18，y二0.09時(shí))進(jìn)行配料，按混合原料與Zr02球與去離子水的重量比為1:3:1.7加入去離子水，在轉(zhuǎn)速為400r/min球磨機(jī)上研磨5h;在1500W紅外干燥箱中烘干，在900。C預(yù)燒4h;預(yù)燒后的Li,.。9Nb。.55Ti。5403粉料按100克計(jì)，加入2克的BA和2克的Bi203。進(jìn)行二次配料，在轉(zhuǎn)速為400r/min球磨機(jī)上研磨24h,，在紅外干燥箱中烘干，在烘干后的粉料中加重量百分比為7%的粘結(jié)劑石蠟造粒，然后在7Mpa壓強(qiáng)下壓制成小圓片，在90(TC燒成，保溫6h，制得高頻介質(zhì)陶瓷。本發(fā)明的具體實(shí)施例的原料組成關(guān)系詳見表1。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>玻璃粉配料后充分混合，熔融淬冷、研磨28小時(shí)，過篩，獲得玻璃粉。玻璃粉組分及重量百分比含量見表2;表2<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本發(fā)明測(cè)試方法和檢測(cè)設(shè)備如下:1.介電常數(shù)e、損耗tanS的測(cè)試采用HEWLETTPACKARD4278A電容測(cè)試儀，測(cè)量電容器的電容量C和介電損耗tanS(測(cè)試頻率為lMHz)，并通過下面的公式計(jì)算介電常數(shù)e,:Agilent4285ALCR測(cè)試儀測(cè)量電容器的電容量C和介電損耗tanS(測(cè)試頻率為lMHz)，并通過下面的公式計(jì)算介電常數(shù)e:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中C為圓片電容器的電容量，單位為pF;d為圓片電容器的介質(zhì)厚度，單位為cm;D為圓片電容器的介質(zhì)直徑，單位為cm;d和D均由電子螺旋測(cè)微器測(cè)出，并取平均值。2.溫度系數(shù)a。的測(cè)試用GZ-ESPECMC-710P型高低溫箱、HEWLETTPACKARD4278A電容測(cè)試儀及麗27002型C-T參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量不同溫度下的電容量，從而求出電容器的電容量溫度系數(shù)a。(測(cè)試頻率為lMHz)，其計(jì)算公式如下c一c60xC25其中，C25為電容器在25'C時(shí)的電容量C85為電容器在85°C時(shí)的電容量上述實(shí)施例介電性能的測(cè)試結(jié)果(在頻率為l腿z測(cè)試)詳見表3-表3燒成溫度。C保溫時(shí)間(h)試樣介電性能￡TanS(10—4)ac(10_7°C)/(25°C-85°C)實(shí)施例l-l850656.624.2-40.51實(shí)施例1-2900357.852.5-28.42實(shí)施例1-3900661.231.0-12.56實(shí)施例1-4950661.422.2-20.44實(shí)施例2900662.650.8-7.28實(shí)施例3■665,541.2-2.13實(shí)施例4900662.553.6-40.24實(shí)施例5■656.402.08.21實(shí)施例6■666.334.223.12實(shí)施例7900662.112.0-32.15實(shí)施例8900663,911.1-20.22實(shí)施例9■665.691.7-29.10現(xiàn)有技術(shù)541.35.99本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，很多細(xì)節(jié)的變化是可能的，但這并不因此違背本發(fā)明的范圍和精神。權(quán)利要求1.一種低溫?zé)Y(jié)低損耗高頻介質(zhì)陶瓷，其特征在于，其組成及摩爾百分比含量為L(zhǎng)i1+x-yNb1-x-3yTix+4yO3，其中0.05＜x＜0.2，0＜y＜0.15，在此基礎(chǔ)上添加重量百分比為0.5～6％的B2O3、1～4％的Bi2O3、0.5～3％的CuO和2～10％玻璃粉的其中一至兩種；所述玻璃粉組分及重量百分比含量為40～60％的Pb3O4、3～8％的SiO2、15～30％的Bi2O3、2～7％的ZnO、5～10％的TiO2和1～5％的H3BO3。2.根據(jù)權(quán)利要求1的低溫?zé)Y(jié)低損耗高頻介質(zhì)陶瓷，其特征在于，其組成及摩爾百分比含量為L(zhǎng)iHx-yNbhVTiwA,其中x二O.18，y=0.09，在此基礎(chǔ)上添加重量百分比為13%的B203、13%的Bi203、13%CuO和57%玻璃粉的其中一至兩種；所述玻璃粉組分及重量百分比含量為60wt。/。的PbA、3wt。/。的Si02、20.97wtM的Bi203，5.21wtM的ZnO、8.15wt%的Ti02、2.67wt。/。的H3B03。3.權(quán)利要求1或2的低溫?zé)Y(jié)低損耗高頻介質(zhì)陶瓷的制備方法，步驟如下(1)將原料"2(:03、NbA和Ti02按配方通式Li^-yNbi卞3yTix+4A，其中0.05<x<0.2，0<y<0.15進(jìn)行配料；按混合原料與去離子水的重量比為1:1.7加入去離子水，在球磨機(jī)上研磨46h;(2)研磨后的原料于干燥箱中烘干，然后預(yù)燒，預(yù)燒溫度為85092(TC，保溫26h;(3)預(yù)燒后的粉料按重量百分比含量為100%計(jì)，添加重量百分比為0.56%的B203、14%的Bi203、0.53%的CuO和210%玻璃粉的其中一至兩種，進(jìn)行二次配料；其中玻璃粉組分及重量百分比含量為4060%的PW)4、3鄉(xiāng)的Si02、153(W的Bi203、27%的ZnO、510%的Ti。2禾口15%的H3B03。(4)將二次配料在球磨機(jī)上研磨2426h，于紅外干燥箱中烘干，在烘干后的粉料加入重量百分比為5%7%的粘結(jié)劑石蠟造粒，壓制成生坯，在高溫爐中于85095(TC燒成，保溫36h。4.根據(jù)權(quán)利要求3的低溫?zé)Y(jié)低損耗高頻介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)和(4)的球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為400r/min。5.根據(jù)權(quán)利要求3的低溫?zé)Y(jié)低損耗高頻介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)和(4)采用紅外干燥箱烘干。6.根據(jù)權(quán)利要求3的低溫?zé)Y(jié)低損耗高頻介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)的造粒的粉料過1000孔/cm2分樣篩，在48Mpa壓強(qiáng)下壓制成圓片狀生坯。全文摘要本發(fā)明公開了一種低溫?zé)Y(jié)低損耗高頻介質(zhì)陶瓷，其組成及摩爾百分比含量為L(zhǎng)i<sub>1+x-y</sub>Nb<sub>1-x-3y</sub>Ti<sub>x+4y</sub>O<sub>3</sub>，其中0.05＜x＜0.2，0＜y＜0.15，在此基礎(chǔ)上添加重量百分比為0.5～6％的B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、1～4％的Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、0.5～3％的CuO和2～10％玻璃粉的其中一至兩種；所述玻璃粉組分及重量百分比含量為40～60％的Pb<sub>3</sub>O<sub>4</sub>、3～8％的SiO<sub>2</sub>、15～30％的Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、2～7％的ZnO、5～10％的TiO<sub>2</sub>和1～5％的H<sub>3</sub>BO<sub>3</sub>。制備步驟為(1)配料、球磨；(2)烘干、預(yù)燒；(3)二次配料；(4)球磨、烘干、造粒、壓制成型、燒成。本發(fā)明燒結(jié)溫度低(900℃以下)、介電損耗低、介電常數(shù)高、同時(shí)保持了優(yōu)異的介電性能、并能與高電導(dǎo)率的銀金屬內(nèi)電極共燒。文檔編號(hào)C04B35/465GK101215159SQ20071006065公開日2008年7月9日申請(qǐng)日期2007年12月28日優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日發(fā)明者平張,張志萍,李國(guó)超,李玲霞,王洪茹申請(qǐng)人:天津大學(xué)