高頻低介電常數瓷料及其製備方法
2023-05-28 21:31:36
專利名稱：高頻低介電常數瓷料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及電子材料領域，更具體地說，是涉及一種高頻低介電常數瓷料及其製備方法。
背景技術：
隨著高頻段無線電波資源的開發應用以及微波、移動通信、衛星通信事業的迅猛發展，對微波器件的小型化、高性能、廉價提出了更高的要求。獨石電容器的發展取決於材料(包括介質材料、電極漿料、粘合劑等)和工藝技術的發展，其中陶瓷介質起著決定性作用，高頻介質陶瓷材料在製造高頻介質器件的領域中具有重要的應用價值。因而在高頻介質陶瓷電容器的實驗研究中，如何提高Q值，已成為決定電容器高頻介電性能的重要內容。
其中高頻介質瓷料中的低介陶瓷主要包括用於電子技術、微電子技術和光電子技術中起絕緣作用的陶瓷裝置零件、陶瓷基片以及多層陶瓷包封等的瓷料。由於陶瓷材料具有優良的電氣性能、高機械強度和精確的尺寸，良好的散熱能力和高的工作溫度、環境與經時穩定性好。因此，陶瓷裝置零件廣泛應用於電子技術中，其種類繁多，以往發展的有氧化鋁瓷、滑石瓷、堇青石瓷和鎂橄欖瓷等隨著電子工業的發展，尤其是厚、薄膜電路以及微波集成電路等的發展提出了高要求的封裝陶瓷或基片後，新的品種層出不窮，如氧化鈹瓷、鋯石英瓷和各種非氧化物陶瓷均得到廣泛應用。高頻低介瓷料也隨之有更廣闊的發展空間、更高的使用價值以及市場需求。
常用高頻低介瓷系統有(1)滑石瓷及氧化鋁瓷優點是具有較高的機械強度，介電常數小約為6，但缺點是燒結溫度高，工藝上帶來很大困難。
(2)玻璃陶瓷系統可以得到介電常數相當小得瓷料，但是，一方面由於玻璃陶瓷的製備工藝較難控制，不適於大生產；另一方面，由於玻璃陶瓷燒成後，瓷體有時還含有較多的玻璃相，使瓷料的損耗較大，不適合於製成MLC。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術中存在的不足，提供一種介電性能良好的高頻低介電常數瓷料及其製備方法。
本發明高頻低介電常數瓷料，通過下述技術方案予以實現，由以下組分按質量百分比組成Mg2TiO458～68％；Mg2SiO410～20％；玻璃 10～25％；Co2O3 0.2～4.2％。
本發明高頻低介電常數瓷料的最佳組成按質量百分比為Mg2TiO460～64％；Mg2SiO412～15％；玻璃 10～25％；Co2O3 0.2～4.2％。
本發明高頻低介電常數瓷料的製備方法，包括下述步驟a)先將Mg2TiO458～68％、Mg2SiO410～20％，混合後球磨220～260分鐘，b)在800～1100℃合成200～240分鐘，形成熔塊，c)將玻璃10～25％、Co2O30.2～4.2％，加入上述熔塊中，球磨320～380分鐘，d)然後加入6-7wt％的黏合劑造粒，每片稱取0.45～0.55g進行壓片，e)最後進行燒結其燒結制度為經200～240分鐘升溫至550℃，後再經50～70分鐘升溫至1160～1360℃，並保溫100～120分鐘。
本發明高頻低介電常數瓷料的介電性能具有較小的介電常數ε≤12±1；較小系統損耗tgδ＜1×10-4(1MHz)；較高絕緣電阻率ρv＞1013Ω·cm；電容的溫度係數αc＜(100±20)ppm/℃。
本發明的系統中採用玻璃(ZnO-B2O3)二元系統作為助溶劑，助溶劑起到加速燒結的作用，並在保證本發明的瓷料的介電性能的基礎上，能夠有效的降低系統的燒結溫度燒結溫度Ts為1200℃左右。
本發明系統中加入Co2O3提供了三價金屬離子，減少了游離態氧化物的存在，使瓷體燒結緻密，在保證介電損耗和絕緣電阻率的情況下，有效降低了本瓷料的燒結溫度。
鈦酸鎂瓷是應用得十分廣泛的一種高頻熱穩定瓷料，以正鈦酸鎂(2MgO·TiO2)為主晶相，具有尖晶石結構，只存在電子式和離子式位移極化，介電常數和損耗都較小，通過添加玻璃、錳、鈷以及適當的添加劑，不僅可以降低燒結溫度，還能保持介電損耗小，溫度係數趨於零的優點。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明做進一步描述。
實施例1首先將Mg2TiO458g、Mg2SiO415g，混合後球磨220分鐘，在800℃合成200分鐘，形成熔塊，將玻璃25g、Co2O32g，加入上述熔塊中，球磨320分鐘，然後加入6g的石蠟造粒，每片稱取0.45g進行壓片，最後進行燒結其燒結制度為經200分鐘升溫至550℃，後再經50分鐘升溫至1160℃，並保溫100分鐘。
實施例2首先將Mg2TiO468g、Mg2SiO419g，混合後球磨260分鐘，在1100℃合成240分鐘，形成熔塊，將玻璃10g、Co2O33g，加入上述熔塊中，球磨380分鐘，然後加入7g的聚乙烯醇造粒，每片稱取0.55g進行壓片，最後進行燒結其燒結制度為經240分鐘升溫至550℃，後再經70分鐘升溫至1360℃，並保溫120分鐘。
實施例3首先將Mg2TiO460g、Mg2SiO420g，混合後球磨240分鐘，在1000℃合成220分鐘，形成熔塊，將玻璃17g、Co2O33g，加入上述熔塊中，球磨360分鐘，然後加入6g的石蠟造粒，每片稱取0.50g進行壓片，最後進行燒結其燒結制度為經220分鐘升溫至550℃，後再經60分鐘升溫至1260℃，並保溫110分鐘。
實施例4首先將Mg2TiO466g、Mg2SiO410g，混合後球磨240分鐘，在950℃合成210分鐘，形成熔塊，將玻璃19.8g、Co2O34.2g，加入上述熔塊中，球磨340分鐘，然後加入7g的石蠟造粒，每片稱取0.50g進行壓片，最後進行燒結其燒結制度為經220分鐘升溫至550℃，後再經65分鐘升溫至1300℃，並保溫110分鐘。
實施例5首先將Mg2TiO462g、Mg2SiO410g，混合後球磨240分鐘，在1100℃合成200～240分鐘，形成熔塊，將玻璃20g、Co2O30.20g，加入上述熔塊中，球磨360分鐘，然後加入6g的黏合劑造粒，每片稱取0.50g進行壓片，最後進行燒結其燒結制度為經240分鐘升溫至550℃，後再經60分鐘升溫至1160℃，並保溫120分鐘。
權利要求
1.一種高頻低介電常數瓷料，其特徵是，由以下組分按質量百分比組成Mg2TiO4 58～68％；Mg2SiO4 10～20％；玻璃 10～25％；Co2O3 0.2～4.2％。
2.根據權利要求1所述的高頻低介電常數瓷料，其特徵是，由以下組分按質量百分比組成Mg2TiO4 60～64％；Mg2SiO4 12～15％；玻璃 10～25％；Co2O3 0.2～4.2％。
3.一種高頻低介電常數瓷料的製備方法，其特徵是，包括下述步驟a)先將Mg2TiO458～68％、Mg2SiO410～20％，混合後球磨220～260分鐘；b)在800～1100℃合成200～240分鐘，形成熔塊；c)將玻璃10～25％、Co2O30.2～4.2％，加入上述熔塊中，球磨320～380分鐘；d)然後加入6-7wt％的黏合劑造粒，每片稱取0.45～0.55g進行壓片；e)最後進行燒結其燒結制度為經200～240分鐘升溫至550℃，後再經50～70分鐘升溫至1160～1360℃，並保溫100～120分鐘。
全文摘要
本發明公開了一種介電性能良好的高頻低介電常數瓷料及其製備方法。本發明高頻低介電常數瓷料，由以下組分按質量百分比組成Mg
文檔編號C04B35/465GK1562878SQ20041001885
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月9日 優先權日2004年4月9日
發明者吳霞宛, 李玲霞, 林曼紅 申請人:天津大學