[发明专利]高介电常数LTCC介电组合物和装置

说明书

电子装置是由介电组合物生产的，所述介电组合物包含前体材料的混合物，通过焙烧，其形成了包含钡‑锶‑钛‑钨‑硅氧化物的介电材料。

发明背景

1.发明领域

本发明涉及介电组合物，且更具体地涉及钡-锶-钛-硅-钨酸盐基介电组合物，其表现出介电常数K＝200-500，并且其可以用于低温共烧陶瓷(LTCC)应用，其中贵金属金属化。

2.相关领域描述

现有技术在用于无线应用的LTCC系统中所用的材料使用了在测量频率1MHz时介电常数K＝4-8和Q因子为约400-1000的介电材料。这通常是通过使用混合了高浓度的BaO-CaO-B₂O₃低软化温度玻璃的陶瓷粉末来实现的，所述低软化温度玻璃使得陶瓷低温致密化(900℃或者更低)。这种大体积玻璃可具有降低所述陶瓷的K和Q值的不期望的效果。Q因子＝1/Df，其中Df是介电损耗角正切。在电磁干扰滤波器和带通滤波器应用中存在着对于大于10的高K值的介电材料日益增加的需求。但是，更大的挑战是在低于900℃的温度烧结高K介电材料。

发明内容

本发明涉及介电组合物，且更具体地涉及钡-锶-钛-硅-钨酸盐基介电组合物，所述组合物表现出介电常数K＝200-500，并且其可以用于低温共烧陶瓷(LTCC)应用，其中贵金属金属化。在电磁干扰滤波器应用中存在着对于大于100的非常高K值的介电材料日益增加的需求。

宽泛地，本发明的陶瓷材料包括主体材料，其是通过混合适量的BaCO₃，SrCO₃，TiO₂，WO₃和SiO₂前体，将这些材料在含水介质中一起研磨到粒度D₅₀为约0.2-1.5μm来制备的。将这种浆体干燥并在约800-1000℃煅烧约1-5小时来形成包括BaO，SrO，TiO₂，WO₃和SiO₂的主体材料。然后将所形成的主体材料机械粉碎并且与助熔剂混合，并且在含水介质中再次研磨到粒度D₅₀为约0.5-1.0μm。将该研磨的陶瓷粉末干燥并粉碎来制备细分散的粉末。所形成的粉末可以被压成圆柱形粒料，并在约800-1000℃，或者775至约900℃，优选约840℃至约900℃，更优选约820至约890℃，仍然更优选约845至约885℃和最优选在约880℃的温度下焙烧约1至约200分钟，优选约5至约100分钟，更优选约10至约50分钟，仍然更优选约20至约40分钟和最优选约30分钟。

本发明的一个实施方案是一种组合物，所述组合物包含前体材料的混合物，通过焙烧，其形成了包含钡-锶-钛-硅-钨氧化物主体材料的无铅和无镉的介电材料。

在一个优选的实施方案中，该主体材料不包括铅。在一个可选的优选的实施方案中，该主体材料不包括镉。在一个更优选的实施方案中，该主体材料不包括铅和镉。

在一个优选的实施方案中，该主体材料包含(i)20-50wt％的BaO，优选25-45wt％的BaO，更优选28-39wt％的BaO，或者30-40wt％的BaO，(ii)15-35wt％的SrO，优选18-28wt％的SrO，或者20-30wt％的SrO，(iii)20-40wt％的TiO₂，优选25-35wt％的TiO₂，(iv)0.1-10wt％的WO₃，优选0.1-5.0wt％的WO₃，更优选0.5-5.0wt％的WO₃，和(v)0.01-5.0wt％的SiO₂，优选0.01-2.5wt％的SiO₂，更优选0.05-2.0wt％的SiO₂。