一種中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料及其制備方法。共燒陶瓷材料包括陶瓷主相和助熔輔料；按重量百分比計(jì)算，所述陶瓷主相包括：15%～30%的MgO，45%～60%的TiO2，2%～10%的CaCO3，1%～5%的ZrO2，1%～3%的Gd2O3，1%～3%的La2O3，1%～3%的Sm2O3；所述助熔輔料包括：2%～5%的SiO2，1%～3%的B2O3，3%～5%的鋅硼硅酸鹽玻璃粉(ZnO-B2O3-SiO2)；所述陶瓷材料中各個(gè)組分的重量百分比含量之和為100%。本發(fā)明得到的陶瓷材料燒結(jié)成基板，基板的強(qiáng)度較好，不易翹曲，且電性能保持良好，耐電鍍腐蝕性能也較好。
【專利說(shuō)明】一種中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料及其制備方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷材料，特別是涉及一種中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料及其制備方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]現(xiàn)有的低溫共燒陶瓷材料(Low-temperature cofired ceramics,簡(jiǎn)稱LTCC)有多種配方組分。不同配方組分的陶瓷材料具有不同的電學(xué)性能參數(shù)以及結(jié)構(gòu)性能參數(shù)，例如介電常數(shù)、介電損耗系數(shù)、諧振頻率溫度系數(shù)、壓片后徑向燒結(jié)率。然而，現(xiàn)有的多種低溫共燒陶瓷材料燒結(jié)制作成電學(xué)元器件中的基板，存在以下問(wèn)題:(I)基板的強(qiáng)度不夠，在燒結(jié)過(guò)程中基板容易開(kāi)裂、翹曲，變形較嚴(yán)重；(2)燒結(jié)制備成基板后，電性能下降，基板電性能參數(shù)較差；(3)基板的耐電鍍腐蝕性能較差。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料及其制備方法，陶瓷材料燒結(jié)成基板后，基板強(qiáng)度較好，不易翹曲，且制得的基板電性能保持良好、耐電鍍腐蝕性能也較好。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下的技術(shù)方案予以解決:
[0005]一種中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟:(1)制備陶瓷主相混合物:按重量百分比計(jì)算，將15%~30%的MgO，45%~60%的TiO2, 2%~10%的CaCO3,1%~5%的ZrO2,1%~3%的Gd2O3,1%~3%的La2O3,1%~3%的Sm2O3混合，制得陶瓷主相混合物；(2)制備陶瓷主相煅燒料:將步驟(1)中所述陶瓷主相混合物處理成粉體后，在溫度為1100°C~1200°C下煅燒I~3`小時(shí)，通過(guò)固相反應(yīng)制得陶瓷主相煅燒料；(3)制備陶瓷材料混合物:按重量百分比計(jì)算，將2%~5%的SiO2,1%~3%的B2O3, 3%~5%的鋅硼硅酸鹽玻璃粉(ZnO-B2O3-SiO2)混合制得的助熔輔料與步驟(2)制備的所述陶瓷主相煅燒料混合，制得陶瓷材料混合物；陶瓷材料中各個(gè)組分的重量百分比含量之和為100%;(4)制備陶瓷煅燒料:將步驟(3)中所述陶瓷材料混合物處理成粉體后，在溫度600°C~750°C下煅燒，制得二次共燒的陶瓷煅燒料；(5)將所述陶瓷煅燒料研磨至平均顆粒度為0.5 μ m~1.0 μ m的粉料，即為所述中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料。
[0006]一種中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料，包括陶瓷主相和助熔輔料；按重量百分比計(jì)算，所述陶瓷主相包括:15%~30%的MgO, 45%~60%的TiO2, 2%~10%的CaCO3,1%~5%的ZrO2,1%~3%的Gd2O3,1%~3%的La2O3,1%~3%的Sm2O3 ;所述助熔輔料包括:2%~5%的SiO2,1%~3%的B2O3, 3%~5%的鋅硼硅酸鹽玻璃粉(ZnO-B2O3-SiO2);所述陶瓷材料中各個(gè)組分的重量百分比含量之和為100% ;所述陶瓷材料的平均顆粒度為0.5 μ m~1.0 μ m。
[0007]本發(fā)明的陶瓷材料，使用CaCO3原料，制備過(guò)程中分解產(chǎn)生CaO，從而形成MgO-CaO-TiO2體系的主相陶瓷體系，配合其它組分參雜后，形成的材料混合物能夠在1100°C~1200°C的溫度下煅燒成相，最終制備出具備優(yōu)良的介電性能和強(qiáng)度的陶瓷材料。陶瓷材料中使用鋅硼硅酸鹽玻璃，且組分中玻璃含量降低至5%以下，配合主相材料的特定組分以及控制顆粒度在0.5 μ m~1.0 μ m之間，使得在陶瓷粉料實(shí)現(xiàn)低溫共燒的同時(shí)，避免了玻璃成分過(guò)多導(dǎo)致抗彎強(qiáng)度下降，使基板具備較好的抗彎強(qiáng)度和平整度。另外，本發(fā)明中使用MgO，CaCO3作為原料，一方面成本價(jià)格較低，避免了使用重金屬氧化物帶來(lái)的高成本問(wèn)題，另一方面形成的MgO-CaO氧化物的密度較其它重金屬氧化物的密度低，從而制作同樣尺寸的產(chǎn)品時(shí)耗材質(zhì)量較少，從而成本也較低。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的有益效果是:
[0009]本發(fā)明的中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料及其制備方法，按照特定的組分比例制備陶瓷材料，陶瓷材料的介電常數(shù)為18~27，滿足中低介電常數(shù)的應(yīng)用需求。將本發(fā)明的陶瓷材料制備基板，經(jīng)測(cè)試，基板的強(qiáng)度較好(抗彎強(qiáng)度> 150MPa)，不易翹曲(翹曲度< 0.3%)，且制得的基板的介質(zhì)損耗系數(shù)、諧振頻率溫度系數(shù)等電性能保持良好，耐電鍍腐蝕性能也較好。本發(fā)明的中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料特別適合在基板中使用。
【【具體實(shí)施方式】】
[0010]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0011]【具體實(shí)施方式】一
[0012]按下表的重量百分比稱量各組分混合后制得陶瓷主相混合物:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)制備陶瓷主相混合物:按重量百分比計(jì)算，將15%~30%的MgO，45%~60%的TiO2,2% ~10% 的 CaCO3,1% ~5% 的 ZrO2,1% ~3% 的 Gd2O3,1% ~3% 的 La2O3,1% ~3% 的 Sm2O3 混合，制得陶瓷主相混合物； (2)制備陶瓷主相煅燒料:將步驟(1)中所述陶瓷主相混合物處理成粉體后，在溫度為1100°C~1200°C下煅燒I~3小時(shí)，通過(guò)固相反應(yīng)制得陶瓷主相煅燒料； (3)制備陶瓷材料混合物:按重量百分比計(jì)算，將2%~5%的SiO2,1%~3%的B2O3,3%~5%的鋅硼硅酸鹽玻璃粉(ZnO-B2O3-SiO2)混合制得的助熔輔料與步驟(2)制備的所述陶瓷主相煅燒料混合，制得陶瓷材料混合物；陶瓷材料中各個(gè)組分的重量百分比含量之和為 100% ； (4)制備陶瓷煅燒料:將步驟(3)中所述陶瓷材料混合物處理成粉體后，在溫度600°C~750°C下煅燒，制得二次共燒的陶瓷煅燒料； (5)將所述陶瓷煅燒料研磨至平均顆粒度為0.5 μ m~1.0 μ m的粉料，即為所述中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中混合時(shí)還包括大于O小于等于5%的Al2O315
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中混合制備助熔輔料時(shí)還包括大于O小于等于5%的LiF。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)或步驟(4)中將混合物處理成粉體的具體過(guò)程為:將混合物置于球磨罐中，加入乙醇或水，球磨后烘干，然后研磨、過(guò)篩得到粉體。
5.一種中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料，包括陶瓷主相和助熔輔料；其特征在于:按重量百分比計(jì)算，所述陶瓷主相包括:15%~30%的MgO，45%~60%的TiO2, 2%~10%的CaCO3,1% ~5% 的 ZrO2,1% ~3% 的 Gd2O3,1% ~3% 的 La2O3,1% ~3% 的 Sm2O3 ;所述助熔輔料包括:2%~5%的SiO2,1%~3%的B2O3, 3%~5%的鋅硼硅酸鹽玻璃粉(ZnO-B2O3-SiO2)；所述陶瓷材料中各個(gè)組分的重量百分比含量之和為100% ;所述陶瓷材料的平均顆粒度為0.5 μ m ~L O μ m0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料，其特征在于:所述陶瓷主相還包括:大于O小于等于5%的A1A。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料，其特征在于:所述助熔輔料還包括:大于O小于等于5%的LiF。
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK103803968SQ201410010675
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】龐新鋒, 伍雋, 包承育, 漆珂, 劉寧, 王衛(wèi)蘭, 蘇柯銘, 高瑞 申請(qǐng)人:深圳順絡(luò)電子股份有限公司