无玻璃微波介电陶瓷及其制法制造技术

本发明专利技术提供可低温烧结的无玻璃微波介电陶瓷及其制法。该无玻璃微波介电陶瓷组合物包括由式Ｍ↑［２＋］Ｎ↑［４＋］Ｂ↓［２］Ｏ↓［６］表示的组分，其中Ｍ为Ｂａ、Ｃａ或Ｓｒ，Ｎ为Ｓｎ、Ｚｒ或Ｔｉ。可从Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ中选取两种不同元素替代Ｍ，从而形成由式（Ｍ↓［１－ｘ］↑［２＋］Ｍ↓［ｘ］↑［２＋］）Ｎ↑［４＋］Ｂ↓［２］Ｏ↓［６］表示的组分，其中，０＜ｘ＜１。此外，也可从Ｓｎ、Ｚｒ、Ｔｉ中选取两种不同元素替代Ｎ，从而形成由式Ｍ↑［２＋］（Ｎ↓［１－ｙ］↑［４＋］Ｎ↓［ｙ］↑［４＋］）Ｂ↓［２］Ｏ↓［６］表示的组分，其中，０＜ｙ＜１。还可同时替代Ｍ和Ｎ，从而形成由式（Ｍ↓［１－ｘ］↑［２＋］Ｍ↓［ｘ］↑［２＋］）（Ｎ↓［１－ｙ］↑［４＋］Ｎ↓［ｙ］↑［４＋］）Ｂ↓［２］Ｏ↓［６］表示的组分，其中，０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１。此外，该无玻璃微波介电陶瓷组合物可进一步包括大约１重量％至７重量％的烧结剂，其式为βＣｕＯ＋γＢｉ↓［２］Ｏ↓［３］，其中，０．５５≤β≤０．９６，０．４０≤γ≤０．４５。如此，可在最低达８７５℃的低温下烧结该无玻璃微波介电陶瓷组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种微波介电陶瓷及其制法，尤其涉及一种可与内导体一起烧结并具有优良的微波介电特性的无玻璃微波介电陶瓷及其制法。
技术介绍
近来，使通迅无所不在的移动通讯终端，例如手机和个人数字助理(PDA)，以及蓝牙(bluetooth)产品市场正在快速发展，因而要求构成这些产品的高频设备，例如微波滤波器、双工器、谐振器以及集成电路板的尺寸更小，重量更轻，并进行堆叠和表面贴装。此类高频设备包括介电陶瓷材料。用于高频设备的介电陶瓷应当具有如下所述的特定介电特性。首先，为了縮小设备尺寸，该介电陶瓷应当具有高介电常数sr，这是因为降低了介电陶瓷中与介电常数的平方根成反比关系的微波波长。不过，提供给射频(RF)/微波模块板的微波传输线应当具有低介电常数，以提高速度。其次，为了提供工作效率，该介电陶瓷应当在工作频率范围内具有高Q (quality factor)值。换句话说，该介电陶瓷应当具有低介电损耗tanS，即Q值的倒数。Q值的评估通常基于Q值与相应谐振频率的乘积，Qxf，或介电损耗，即Q值的倒数。再次，为使工作频率准确运作，该介电陶瓷的谐振频率温度系数if接近于零。并且，最近开发中的堆叠高频设备的方法包括在介电陶瓷绿带上印刷导电图形，将经过印刷的绿带进行堆叠，然后对其进行烧结。通过这种方法，可将诸如电感、电容、电阻等大量元件集成在单个模块中而无需额外的导线，因此大大縮小了封装尺寸。但是，该方法要求由银或铜构成的具有良好导电性的内导体与该介电陶瓷一起烧结，因而对低温共烧陶瓷(LTCC)有强烈需求。该LTCC可在大约低于95(TC的温度下烧结，但具有高Q值和低谐振频率。不过，最近开发的大多数LTCC的微波介电特性严重恶化，例如致密化不足、由于添加烧结剂而导致低的介电常数、Q值降低、谐振频率温度系数增加等等。此外，典型的LTCC由组合结构包括玻璃基并混合氧化铝(Al203)粉末填料的陶瓷材料形成。但是，据报道，该典型LTCC难以控制陶瓷浆料形成期间的流变，具有不均匀的玻璃组分以及不均衡的扩散等缺点。因此，不含玻璃或含最少量玻璃的无玻璃(或非玻璃)LTCC组合物引起相当大的关注。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题因此，本专利技术提供一种具有优良的微波介电特性的无玻璃微波介电陶瓷及其制法。本专利技术还提供一种可通过将低温烧结剂添加至无玻璃微波介电陶瓷而使其在低温下烧结的低温共烧微波介电陶瓷及其制法。解决问题的手段本专利技术实施例提供包括组分M^^+B206的微波介电陶瓷，其中M可由两种不同的二价金属替代，和/或N由两种不同的四价金属替代。有益效果依据一实施例的微波介电陶瓷包括组分MS "B2CV这里，M可由两种不同的二价金属替代，禾n/或N由两种不同的四价金属替代。如此，所述无玻璃基的微波介电陶瓷具有优良的微波介电特性,因而可有效应用于高频设备。此外，通过将Bi203-CuO基烧结剂添加至该微波介电陶瓷组合物，该微波介电陶瓷可在低温烧结而不会发生介电特性恶化。因此，该微波介电陶瓷可有效应用于低温共烧陶瓷设备，其具有优良的微波介电特性。附图说明图1描述依据本专利技术 一实施例的BaZr(M03)2陶瓷的微波介电特性。图2显示图1的BaZr(M03)2陶瓷的扫描电子显微镜(SEM)图像。图3显示依据本专利技术另 一 实施例在1,050°C烧结2小时的Ba(Zr, —xTix)B206陶瓷的SEM图像。图4显示依据本专利技术又一实施例添加5重量％ (wt%)的0.88Bi2O3-0.12CuO作为烧结齐U，在900。C烧结2小时的BaZr(BO3)2陶瓷的SEM图像。具体实施例方式依据本专利技术一实施例，无玻璃微波介电陶瓷组合物包括由式M2 4+B206表示的组分，其中M为Ba、 Ca或Sr， N为Sn、 Zr或Ti。M可由Ba、 Ca、 Sr中的两种不同元素替代，从而形成由式(M^2+Mx2+)N4+B206表示的组分，其中，0<x<l。此外，N也可由Sn、Zr、 Ti中的两种不同元素替代，从而形成由式M、N,./"Ny")B206表示的组分，其中，0<y<l。另外，还可同时将M和N分别以Ba、 Ca、 Sr中的两种不同元素以及Sn、 Zr、 Ti中的两种不同元素替代，从而形成由式(MLx2+Mx2+)(NLy4 y4+)B206表示的组分，其中，0<x<l， 0<y<l。此外，该无玻璃微波介电陶瓷组合物进一步包括由式卩CuO +YBi203表示的烧结剂，其中(3为0.55至0.96， y为0.40至0.45。该烧结剂在该介电陶瓷组合物中的浓度介于1重量％ (wt%)至7重量％。依据本专利技术另一实施例，无玻璃微波介电陶瓷材料的制法包括混合并粉碎上述介电陶瓷组分的其中一种；干燥并煅烧上述经混合和粉碎的介电陶瓷组合物；将所述经干燥和煅烧的介电陶瓷组合物与由式pCuO + YBi203表示的烧结剂混合并粉碎,从而获得样品并干燥该样品，其中P为0.55至0.96， Y为0.40至0.45;成型并烧结成型后的样品。加入1重量％至7重量％的该烧结剂。成型后的样品的烧结可在875"至1,000。C之间进行。如此，该无玻璃微波介电陶瓷材料可在低温烧结而其微波介电特性不会严重恶化。依据一实施例，微波介电陶瓷具有如式1所示的陶瓷组分6Mz+N4+B206 (1)其中M为二价金属元素，例如Ba、 Ca、 Sr等，N为四价金属元素，例如Sn、 Zr、 Ti等。专利技术人发现该微波介电陶瓷具有白云石结构以及各向异性热膨胀特性。此外，可对式1进行修改，用两种不同的金属元素替代所述金属元素M或N。也就是说，式l的修改方式为用两种不同的二价金属元素替代金属元素M，和/或用两种不同的四价金属元素替代金属元素N。这样，微波介电陶瓷的式1即更改为下列各式的其中一种(M,-x2十Mx2+)N4+B2。6 (2)M2+(N,W)B2。6 (3)(M,-x2+Mx2+XN,W)B206 (4)其中，0<x<l， 0<y<l。所述两M可为彼此不同的任意二价金属元素，例如Ba、 Ca、 Sr等，所述两N可为彼此不同的任意四价金属元素，例如Sn、 Zr、 Ti等。专利技术人发现式1至4的微波介电陶瓷的烧结温度大约高于I,IO(TC。如此高的烧结温度使该陶瓷难以应用于LTCC。因此，为了降低烧结温度，将用于低温烧结的包括CuO和Bi203的烧结剂添加至式1至4的微波介电陶瓷组合物。该烧结剂用如下式表示awt%((3CuO + yBi203) (5)其中，1^xS7， 0.55^p^0.96， 0.40^^0.45。总之，由于式1至4的微波介电陶瓷烧结温度高于1,100。C，因此难以应用于LTCC。但是，当将包括共晶点大约为600士20。C的CuO和Bi203的烧结剂添加至式1至4的微波介电陶瓷时，可较佳地将烧结温度降低至875t:至l，OO(TC之间，更佳地，烧结温度在875。C至925。C之间，更佳地，烧结温度为875。C。烧结期间，CuO和Bi203在该陶瓷内界面形成液相，以加速该陶瓷的致密化。因此，该微波介电陶瓷可在低温烧结并具有优良的微波介电特性。下面参照附图详细描述特定实施例。不过，本专利技术可以以不同形式实施，并不限于这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种介电陶瓷组合物，包含由式Ｍ↑［２＋］Ｎ↑［４＋］Ｂ↓［２］Ｏ↓［６］表示的组分，其中Ｍ为Ｂａ、Ｃａ和Ｓｒ中的一种元素，Ｎ为Ｓｎ、Ｚｒ和Ｔｉ中的一种元素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金孝泰，金宗熙，南明和，
申请(专利权)人：韩国窑业技术院，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]