專利名稱：：高頻介電陶瓷元件的漿料、制造方法及其玻璃陶瓷復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種高頻介電陶瓷元件的漿料、制造方法及其玻璃陶瓷復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著蜂巢式汽車電話、可攜式無線電話或全球衛(wèi)星定位等無線行動通訊系統(tǒng)快速地成長，體積小、重量輕的手持式設(shè)備，在商業(yè)化強烈竟?fàn)幮枨笙?，成為未來發(fā)展的必然趨勢。因此縮小元件或是電路基板尺寸，乃當(dāng)前研發(fā)上一個不可或缺的課題。為因應(yīng)這個需求，當(dāng)前市面上已開發(fā)出多層結(jié)構(gòu)的電子元件以增加體積效率，故高頻元件或基板也朝向此多層及更^t小型化發(fā)展。然而，在此高頻元件或基板中，必須與低損失的導(dǎo)體如銅和銀等共燒。而銅導(dǎo)體必須在無氧的氣氛，如氮氣氣氛下燒結(jié)，以避免形成氧化銅，但在無氧的氣氛下，陶瓷粉末內(nèi)的有^4'占結(jié)劑移除困難，而使生產(chǎn)成本提高。而4艮導(dǎo)體雖然可在大氣氣氛下燒結(jié)，然而其熔點為962。C,遠低于現(xiàn)今可燒結(jié)致密高頻介電材料的燒結(jié)溫度，而致無法實際應(yīng)用。此外，氧化鋁雖然具高介電常數(shù)及高品質(zhì)因子，但其缺點是所需燒結(jié)溫度超過1700。C。又，氧化鈦雖然具高介電常數(shù)及高品質(zhì)因子，但其缺點是燒結(jié)溫度仍需1450。C且必需至少2小時才可燒結(jié)完成，而且溫度系數(shù)高達400ppmTC。如前述數(shù)據(jù)顯示，氧化鋁與氧化鈦的燒結(jié)溫度均至少為1400°C以上，皆遠高于962。C而不能使用銀導(dǎo)體。基于前述原因，現(xiàn)今高頻通訊組件的尺寸無法進一步微型化。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種高頻介電陶瓷元件的漿料、制造方法及其玻璃陶瓷復(fù)合材料，以兼具燒結(jié)溫度低于962。C、高品質(zhì)因子與高介電常數(shù)的功效。本發(fā)明提供一種用以制備高頻陶瓷元件的玻璃陶資復(fù)合材料，其包括5%~30%的氧化鋁或氧化鈦，以及70%~95%的鉍鋅硼硅鋁玻璃。該玻璃陶瓷復(fù)合材料優(yōu)選是包括15%~25%的氧化鋁或氧化鈦，以及75%~85%的鉍鋅硼硅鋁玻璃。上述鉍鋅硼硅鋁玻璃可包括0.5%~2.5%的氧化鉍、20%~50%的氧化鋅、35%~75%的氧化硼、1%~15%的氧化硅以及1%~15%的氧化鋁。鉍鋅硼硅鋁玻璃更佳是包括1%~2%的氧化鉍、30%~40%的氧化鋅、45%~60%的氧化硼、5%~10%的氧化硅以及5%~10%的氧化鋁。本發(fā)明另提供一種用以制備高頻陶瓷元件的玻璃陶瓷復(fù)合材料，其包括7%~31%的氧化鋁或氧化鈥，以及69%~93%的鋰鋁硅鋅硼玻璃。上述鋰鋁硅鋅硼玻璃可包括1%~15%的氧化鋰、20%~50%的氧化鋅、30%~70%的氧化硼以及1%~20%的氧化硅。更佳地，鋰鋁硅鋅硼玻璃可包括1°/。~10%的氧化鋰、30%~40%的氧化鋅、45%~55%的氧化硼以及5%~15%的氧化硅。本發(fā)明提供一種用以制備高頻陶瓷元件的漿料，其包括35%~45%的有機載體，以及65%~55%之上述玻璃陶瓷復(fù)合材料。上述有機載體可包括聚乙二醇、聚乙烯縮丁醛及聚乙烯醇的粘結(jié)劑、正丙醇、曱苯及乙醇的有機溶劑、縮二丁醛的塑化劑或其組合。本發(fā)明提供一種制備高頻介電陶瓷元件的方法，其包括下列步驟提供前述玻璃陶瓷復(fù)合材料；混合玻璃陶瓷復(fù)合材料與有機載體，以形成漿料；將漿料制成生胚；以及致密化生胚。綜上所述，本發(fā)明高頻介電陶瓷元件的漿料、制造方法及其玻璃陶瓷復(fù)合材料中，因?qū)⒀趸X或氧化鈦陶瓷材料加入鉍鋅硼硅鋁玻璃或鋰鋁硅鋅硼玻璃而得燒結(jié)溫度低于至962。C的玻璃陶瓷復(fù)合材料，此玻璃陶瓷復(fù)合材料可與高導(dǎo)電性金屬(如銀)共燒而得低溫可燒結(jié)致密的高頻介電陶瓷元件。此外，所得介電陶瓷元件的品質(zhì)因子與共振頻率乘積完全符合業(yè)界關(guān)于高品質(zhì)因子與介電常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。圖1繪示本發(fā)明高頻介電陶瓷元件制造方法的流程圖。圖2繪示圖1中步驟S16的詳細(xì)流程圖。附圖標(biāo)記說明S10-S16、S160-S162:流程步驟具體實施例方式本發(fā)明玻璃陶瓷復(fù)合材料是由氧化鋁(或氧化鈦)與鉍鋅硼硅鋁玻璃形成。氧化鋁或氧化鈦于玻璃陶瓷復(fù)合材料的重量比可以是5%-30%,優(yōu)選是15%~25%。鉍鋅硼硅鋁玻璃于玻璃陶資復(fù)合材料的重量比可以是70%~95%,優(yōu)選是75%~85%。此外，前述玻璃陶瓷復(fù)合材料可與高導(dǎo)電性金屬(如銀)共燒。此外，鉍鋅硼硅鋁玻璃可包括0.5%~2.5%的氧化鉍、20%~50%的氧化鋅、35%~75%的氧化硼、1%~15%的氧化硅以及1%~15%的氧化鋁。鉍鋅硼硅鋁玻璃更佳是包括1%~2%的氧化鉍、30%~40%的氧化鋅、45%~60%的氧化硼、5。/。~10%的氧化珪以及5%~10%的氧化鋁。另外，本發(fā)明玻璃陶瓷復(fù)合材料也可以改由氧化鋁(或氧化鈦)與鋰鋁硅鋅硼玻璃所形成。氧化鋁或氧化鈦于玻璃陶瓷復(fù)合材料的重量比可以是7%~31%,優(yōu)選是13%~25%。鋰鋁硅鋅硼玻璃于玻璃陶瓷復(fù)合材料的重量比可以是69%~93%，優(yōu)選是75%~87%。此外，前述玻璃陶瓷復(fù)合材料可與高導(dǎo)電性金屬(如銀)共燒。此外，鋰鋁硅鋅硼玻璃可包括1%~15%的氧化鋰、20%~50%的氧化鋅、30%~70%的氧化硼以及1%~20%的氧化硅。更佳地，鋰鋁硅鋅硼玻璃可包括1%~10%的氧化鋰、30%~40%的氧化鋅、45%~55%的氧化硼以及5%~15%的氧化硅。之后，混合65%~55%的前述玻璃陶瓷復(fù)合材料與35°/。~45%的有機載體，即可得到用以制備高頻陶瓷元件的漿料。在上述漿料中，有機載體可包括聚乙二醇、聚乙烯縮丁醛及聚乙烯醇的粘結(jié)劑、正丙醇、曱苯及乙醇的有機溶劑、縮二丁醛的塑化劑或其組合。請參閱圖1，其為本發(fā)明高頻介電陶瓷元件制造方法的流程圖。如圖1所示，首先，執(zhí)行步驟SIO,提供前述玻璃陶瓷復(fù)合材料。接著，執(zhí)行步驟S12，混合玻璃陶瓷復(fù)合材料與有機載體，以形成漿料。然后，執(zhí)行步驟S14，將漿料制成生胚。最后，執(zhí)行步驟S16，致密化生胚，進而完成低溫可燒結(jié)致密的高頻介電陶瓷元件的制造。此外，請參閱圖2，其為圖1中步驟S16的詳細(xì)流程圖。如圖2所示，首先，執(zhí)行子步驟S160，將生胚進行脫脂，以去除生胚內(nèi)的有機載體。然后，執(zhí)行子步驟S162,燒結(jié)生胚，以使生胚致密化。在此實施例中，上述的致密化生胚(步驟S16)優(yōu)選是在空氣或氮/氫氣中進行。此外，生胚可以于不高于962。C的溫度進行致密化。生胚優(yōu)選是在750。C至90(TC的溫度進行燒結(jié)，燒結(jié)時間優(yōu)選為10至60分鐘。生胚更佳是在550至75(TC的溫度進行燒結(jié)時，燒結(jié)時間為10至60分鐘。本發(fā)明所得的介電陶t;元件于2至5GHz具7至11的介電常數(shù)及800至5000的品質(zhì)因子與共振頻率乘積，符合業(yè)界高品質(zhì)因子與介電常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。此外，本發(fā)明制備高頻介電陶瓷元件的方法中，還可以包括在生胚上網(wǎng)印低熔點且低阻抗的導(dǎo)體。然后，將多個生胚疊壓成層疊陶資生胚。最后，致密化層疊陶瓷生胚，進而完成低溫可燒結(jié)致密的層疊高頻介電陶瓷元件制造。以下茲舉數(shù)個實驗范例，進一步說明本發(fā)明。實驗范例1首先，將不同比例的氧化鋁與鉍鋅硼硅鋁玻璃以如下表一所示方式加以混合。之后，量取總重IO克不同比例的玻璃陶瓷粉末，加入10cc的正丙醇(l-propylalcohol)、5wt。/。聚乙二醇(polyethyleneglycol200，PEG200)，及10顆直徑10mm氧化鋯磨球，以三維空間懸臂混粉機混合2小時。然后，在80。C烘千1小時后以研缽與扦研磨。如非特別說明，試片均為量秤粉末2.5g，放入直徑15mm的圓形壓模，以9MPa的壓力維持15秒，將粉末壓片成生胚。然后，將準(zhǔn)備好的生胚在550。C至75(TC條件下燒結(jié)10至60分鐘。最后，將燒結(jié)后的試片利用LCRmeter量測1MHz下的低頻性質(zhì)，且利用HakkiandColeman的方法，測量其高頻介電常數(shù)及品質(zhì)因子，而共振頻率溫度系數(shù)的測量的范圍為-20。C至8(TC。此實驗范例l得到的結(jié)果如下表一所示。表一<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>此外，上述的燒結(jié)工藝主要分成二階段。第一階段為脫脂使生胚在5。C/min的加熱速度下，緩慢清除生胚胎內(nèi)的有機粘結(jié)劑，為確實完全清除，溫度在50(TC停留1小時；第二階段則以5至15°C/min的加熱速度到達燒結(jié)溫度，停留10至60分鐘后爐冷。實驗范例2除了改以氧化鈦取代氧化鋁，且氧化鈥與鉍鋅硼硅鋁玻璃混合比如下表二所示之外，其余與實驗范例l相同。所得到的結(jié)果如下表二所示。表二<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實驗范例3除了改以鋰鋁石圭鋅硼玻璃取代敘鋅硼石圭鋁玻璃，且氧化鋁與鋰鋁硅鋅硼玻璃混合比如下表三所示之外，其余與實驗范例l相同。所得到的結(jié)果如下表三所示。表三<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實g全范例4除了改以氧化鈥取代氧化鋁，且氧化鈥與鋰鋁硅鋅硼玻璃混合比如下表四所示之外，其余與實驗范例3相同。所得到的結(jié)果如下表四所示。表四<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由前述各實驗范例的結(jié)果可知，本發(fā)明的玻璃陶瓷復(fù)合材料的燒結(jié)溫度系可于962。C以下進行燒結(jié)，而且所得介電陶乾元件的品質(zhì)因子與共振頻率乘積完全符合業(yè)界關(guān)于高品質(zhì)因子與介電常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述，本發(fā)明高頻介電陶瓷元件的漿料、制造方法及其玻璃陶瓷復(fù)合材料中，因?qū)⒀趸X或氧化鈦陶瓷材料加入鉍鋅硼硅鋁玻璃而得燒結(jié)溫度低于至962。C的玻璃陶瓷復(fù)合材料，此玻璃陶瓷復(fù)合材料可與高導(dǎo)電性金屬(如《艮)共燒而得低溫可燒結(jié)致密的高頻介電陶瓷元件。此外，所得介電陶瓷元件的品質(zhì)因子與共振頻率乘積完全符合業(yè)界關(guān)于高品質(zhì)因子與介電常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。通過以上優(yōu)選具體實施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以上述所披露的優(yōu)選具體實施例來對本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請的專利范圍的范疇內(nèi)。因此，本發(fā)明所申請的專利范圍的范疇?wèi)?yīng)該根據(jù)上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。權(quán)利要求1.一種玻璃陶瓷復(fù)合材料，包括氧化鋁或氧化鈦；以及鉍鋅硼硅鋁玻璃或鋰鋁硅鋅硼玻璃。2.如權(quán)利要求1所述的玻璃陶瓷復(fù)合材料，其中該鉍鋅硼硅鋁玻璃占70%~95%，氧化鋁或氧化鈦占5%~30%。3.如權(quán)利要求1所述的玻璃陶瓷復(fù)合材料，其中該鉍鋅硼硅鋁玻璃包括0.5%~2.5%的氧化鉍、20%~50。/。的氧化鋅、35%~75%的氧化硼、1%~15%的氧化硅以及1%~15%的氧化鋁。4.如權(quán)利要求1所述的玻璃陶瓷復(fù)合材料，其中該鋰鋁硅鋅硼玻璃占69%~93%，氧化鋁或氧化鈥占7%~31%。5.如權(quán)利要求1所述的玻璃陶瓷復(fù)合材料，其中該鋰鋁硅鋅硼玻璃包括1%~15%的氧化鋰、20%~50%的氧化鋅、30%~70%的氧化硼以及1%~20%的氧化硅。6.—種用以制造高頻介電陶瓷元件的漿料，包括35~45%的有機載體；以及65~55%的玻璃陶瓷復(fù)合材料，包括氧化鋁或氧化鈥；以及鉍、鋅硼i圭鋁玻璃或4里鋁》圭鋅硼JE皮璃。7.如權(quán)利要求6所述的漿料，其中該鉍鋅硼硅鋁玻璃占70%~95%，氧化鋁或氧化4太占5%~30%。8.如權(quán)利要求6所述的漿料，其中該鉍鋅硼硅鋁玻璃包括0.5%~2.5%的氧化鉍、20%~50%的氧化鋅、35%~75%的氧化硼、1%~15%的氧化硅以及1%~15%的氧化鋁。9.如權(quán)利要求6所述的漿料，其中該鋰鋁硅鋅硼玻璃占69%~93%，氧化鋁或氧化鈦占7%~31%。10.如權(quán)利要求6所述的漿料，其中該鋰鋁硅鋅硼玻璃包括1%~15%的氧化鋰、20%~50%的氧化鋅、30%~70%的氧化硼以及1%~20%的氧化硅。11.如權(quán)利要求6所述的漿料，其中該有機載體包括聚乙二醇、聚乙烯縮丁醛及聚乙烯醇的粘結(jié)劑、正丙醇、曱苯及乙醇的有機溶劑、縮二丁醛的塑化劑或其組合。12.—種制造高頻介電陶瓷元件的方法，包括下列步驟提供玻璃陶瓷復(fù)合材料；混合該玻璃陶瓷復(fù)合材料與有機載體，以形成漿料；將該漿料制成生胚；以及致密化該生胚；其中該玻璃陶瓷復(fù)合材料，包括氧化鋁或氧化鈥；以及鉍、鋅硼硅鋁玻璃或鋰鋁硅鋅硼玻璃。13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該鉍鋅硼硅鋁玻璃占70%~95%，氧化鋁或氧化4^占5%~30%。14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該鋰鋁硅鋅硼玻璃占69%~93%,氧化鋁或氧化4^占7°/。~31%。15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中致密化該生胚是在空氣或氮/氫氣中進行。16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中致密化該生胚包括下列步驟去除該生胚內(nèi)的該有機載體；以及燒結(jié)該生胚。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中燒結(jié)該生胚的溫度^f氐于962°C。18.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該鉍鋅硼硅鋁玻璃包括0.5%~2.5%的氧化鉍、20%~50%的氧化鋅、35%~75%的氧化硼、1%~15%的氧化硅以及1%~15%的氧化鋁。19.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該鋰鋁珪鋅硼玻璃包括1%~15%的氧化鋰、20%~50%的氧化鋅、30%~70%的氧化硼以及1%~20%的氧化硅。20.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該有機載體包括聚乙二醇、聚乙烯縮丁醛及聚乙烯醇的粘結(jié)劑、正丙醇、曱苯及乙醇的有機溶劑、縮二丁醛的塑化劑或其組合。全文摘要本發(fā)明公開了一種高頻介電陶瓷元件的漿料、制造方法及其玻璃陶瓷復(fù)合材料。玻璃陶瓷復(fù)合材料包括5％～30％的氧化鋁或氧化鈦，以及70％～95％的鉍鋅硼硅鋁玻璃，或包括7％～31％的氧化鋁或氧化鈦，以及69％～93％的鋰鋁硅鋅硼玻璃。本發(fā)明利用玻璃陶瓷復(fù)合材料與有機載體混合形成漿料，并將漿料制成生胚以及將生胚致密化，完成低溫可燒結(jié)致密的高頻介電陶瓷元件的制造。文檔編號C03C10/00GK101481214SQ20081000285公開日2009年7月15日申請日期2008年1月9日優(yōu)先權(quán)日2008年1月9日發(fā)明者謝俞枰,魏志宏申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司