[发明专利]一种低介电常数低损耗微晶玻璃陶瓷的配方及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及ZnO-B₂O₃-SiO₂-Li₂O系微晶玻璃陶瓷的成分范围和制备工艺等。属于陶瓷材料领域。

背景技术

电子信息产品高频化趋势使得多层高频片式电感(HF-MLCI)在以移动通讯产品为代表的信息领域中的应用前景日益广阔。由于磁介质材料的限制，目前使用的多层片式电感器的工作频率只局限于500MHz以下、电感量较低的元件系统。而大电感量、高功率和甚高频、超高频的电感类元器件用陶瓷材料成为目前国内外研究开发的热点。根据资料报道，用于高频范围的片式电感的介质材料应具有两个特点：(1)低介电常数(ε＝4-5，1MHz)和低介质损耗(tgδ≤0.001，1MHz)，以期降低片式电感的附随电容(C_p)和电感量(L)，从而提高自谐振频率(SRF)；(2)低烧(1000℃以下与金属内电极Ag、Ag-Pd共烧)。多层片式电感器(MLCI)的主要优点有：体积小；可靠性高；磁屏蔽性好；适于表面安装(SMT)和自动装配等。许多电子产品都离不开多层片式电感器，如笔记本计算机、手持电话、BP机、大屏幕彩电机芯等。多层片式电感器的应用包括：(1)与电容合成LC滤波器；(2)在主动器件(如晶体管)中作为交流阻隔器；(3)用于匹配电路；(4)作为抗电磁干扰(EMI)滤波器。制造多层片式电感主要有两种材料：电极材料和介质材料。电极材料一般采用金属银(Ag)或者银-钯合金(Ag-Pd)，如果采用金属银，介质材料要求900℃以下烧结；如果介质材料在1000℃下烧结，则采用银钯电极。从目前工业化的现状来看，片式电感介质材料主要包括应用于300MHz以下频率的铁氧体介质材料以及应用于高频范围(500MHz-2GHz)内的低介电常数的陶瓷材料与铁氧体的复合材料。可见，高性能的介质材料以及其低烧技术是高频片式电感器工业化发展的关键。国内外对低介瓷的低烧的研究集中在两个体系，即“微晶玻璃”系和“玻璃+陶瓷”系，但仍存在“微晶玻璃”系材料烧结温度难于低于900℃和“玻璃+陶瓷”系材料难于高致密化而使材料介电损耗过大等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温烧结、低介电损耗和低介电常数的微晶玻璃陶瓷。

本发明微晶玻璃陶瓷材料由ZnO、B₂O₃、SiO₂、Li₂O四种成分组成。各成分的配比为：

ZnO 10～40wt％  B₂O₃  2～30wt％  SiO₂ 10～80wt％  Li₂O 0.5～10wt％

其制备过程为：1.配方秤得化学纯的ZnO、B₂O₃、SiO₂、Li₂O球磨2～6小时，混合后干燥2.在氧化铝坩锅内于1400～1500℃保温1-3小时，使其完全熔融和均匀化3.将坩锅中的熔融物淬入蒸馏水中得到透明的碎玻璃体4.所得碎玻璃体经湿法球磨(用氧化锆磨球)得到平均粒径为0.5-1.5μm的玻璃粉末，即为本发明微晶玻璃陶瓷材料；

5、将制得的微晶玻璃陶瓷材料粉末成型后在850-900℃的温度度下保温1-3小时即得微晶玻璃陶瓷。

本发明微晶玻璃陶瓷材料的特点：

(1)本发明采用ZnO-B₂O₃-SiO₂-Li₂O系制备的玻璃陶瓷材料在850-900℃致密烧结，烧结体密度达到98.5％，如图1所示；

(2)利用本发明的玻璃陶瓷材料所制备的微晶玻璃陶瓷具有低的介电常数(ε＜5，1MHz)和介电损耗(tanδ＜0.001，1MHz)；

(3)本发明制备的微晶玻璃陶瓷材料能够很好地和低电阻率的银以及银钯电极共烧。

(4)该材料适用于制造高频多层片式电感器(MLCI)、高频混合集成电路(HIC)陶瓷基板、电子陶瓷元器件和低温共烧多层陶瓷封装外壳(LTCC)等。

附图说明

图1为烧结体断面。

具体实施方式

实施例1