CN103467099B - 一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高介电常数低温共烧陶瓷材料，其由以下组分组成：67wt%～97wt%的陶瓷，3wt%～33wt%的助烧玻璃；所述陶瓷由BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2组成；所述助烧玻璃为Ba-B-Si玻璃、Bi-B-Si玻璃和Li-B-Si玻璃中的一种或多种。本发明陶瓷烧结温度低于930℃，高介电常数达到>60以上，能满足LTCC工艺要求。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
现代移动通讯经过30年的发展，逐渐朝着小型化、集成化、高可靠性和低成本方向发展，因此对以微波介质陶瓷为基的微波电路元器件也提出了更高的要求。为满足移动通信终端便携化与微型化的要求，除了减小谐振电路的尺寸，高介电常数、高Q值和近零温度的微波介质材料成为研究的热点。
低温共烧陶瓷（LTCC）技术是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个无源元件埋入其中，然后叠压在一起，在900℃烧结，制成三维电路网络的无源集成组件，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块。低温共烧陶瓷以其优异的电子、机械、电力特性等已成为多芯片组件集成化、模块化的首选方式，广泛用于基板、封装及微波器件等领域。采用LTCC工艺制造微波元器件，需要微波介质材料能与高电导率的金属电极Au、Cu、Ag等共烧。从经济性和环境角度考虑，使用熔点较低的Ag、Cu等金属作为电极材料最为理想。
为了满足不同中心频率、尺寸大小及电性能要求的微波器件对系列化材料的设计需要，迫切需要开发高介电常数的低温共烧陶瓷材料。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种高介电常数的低温共烧陶瓷材料。
有鉴于此，本发明提供了一种低温共烧陶瓷材料，由以下组分组成：
67wt%～97wt%的陶瓷，3wt%～33wt%的助烧玻璃；
所述陶瓷由BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2组成；
所述助烧玻璃为Ba-B-Si玻璃、Bi-B-Si玻璃和Li-B-Si玻璃中的一种或多种。
优选的，所述BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2的摩尔比按照式（Ⅰ）中各元素的摩尔比确定；
BaxSr(1-x)（NdyBi（1-y））2Ti4O12（Ⅰ）；
其中，0≤x≤0.3，0.79≤y≤0.92。
优选的，所述Ba-B-Si玻璃由20wt%～50wt%的氧化钡、40wt%～75wt%的三氧化二硼与10wt%～20wt%的二氧化硅组成。
优选的，所述Bi-B-Si玻璃由30wt%～70wt%的三氧化二铋、20wt%～45wt%的三氧化二硼与10wt%～25wt%的二氧化硅组成。
优选的，所述Li-B-Si玻璃由25wt%～45wt%的氧化锂、45wt%～60wt%的三氧化二硼与10wt%～30wt%的二氧化硅组成。
本发明还提供了一种低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
将BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2混合，球磨后预烧，得到陶瓷烧块，将所述陶瓷烧块粉碎，得到陶瓷粉；
将BaO、Bi2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Ba-B-Si助烧玻璃粉；
将Bi2O3、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Bi-B-Si助烧玻璃粉；
将Li2O、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Li-B-Si助烧玻璃粉；
将所述Ba-B-Si助烧玻璃粉、Bi-B-Si助烧玻璃粉与Li-B-Si助烧玻璃粉中的一种或多种与所述陶瓷粉混合，得到低温共烧陶瓷材料。
优选的，所述BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2的摩尔比按照式（Ⅰ）中各元素的摩尔比确定；
BaxSr(1-x)（NdyBi（1-y））2Ti4O12（Ⅰ）；
其中，0≤x≤0.3，0.79≤y≤0.92。
优选的，在制备陶瓷粉的步骤中，所述球磨的时间为6～24h，预烧的温度为950～1200℃，时间为2～6h。
优选的，在制备Ba-B-Si助烧玻璃粉的步骤中，所述球磨的时间为6～24h，预烧的温度为450℃～650℃，熔化的温度为1450℃～1550℃。
本发明提供了一种低温共烧陶瓷材料，由以下组分组成：67wt%～97wt%的陶瓷，3wt%～33wt%的助烧玻璃；所述陶瓷由BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2组成；所述助烧玻璃为Ba-B-Si玻璃、Bi-B-Si玻璃和Li-B-Si玻璃中的一种或多种。由BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2组成的陶瓷具有良好微波介电性能；助烧玻璃具有较低的烧结温度，助烧玻璃中的部分原子与陶瓷基体中的部分原子相同或相近；通过控制陶瓷与助烧玻璃的含量，最终使低温共烧陶瓷材料具有较高的介电常数。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种低温共烧陶瓷材料，由以下组分组成：
67wt%～97wt%的陶瓷，3wt%～33wt%的助烧玻璃；
所述陶瓷由BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2组成；
所述助烧玻璃为Ba-B-Si玻璃、Bi-B-Si玻璃和Li-B-Si玻璃中的一种或多种。
本发明的低温共烧陶瓷材料主要是与银电极共烧，所述银电极的共烧温度一般在850℃左右，因此低温共烧陶瓷材料的烧结温度则为850℃～950℃。本领域技术人员熟知的：绝大多数具有高介电常数的陶瓷烧结温度较高；而玻璃相的介电性能较差，主要表现在介电损耗偏大，因此本申请通过陶瓷与助烧玻璃的选择和含量调整，达到LTCC技术对材料的要求。
按照本发明，所述陶瓷的含量为67wt%～97wt%，优选为75wt%～96wt%，更优选为80wt%～90wt%，最优选为82wt%～89wt%。若陶瓷的含量过高，则难以满足烧结温度的要求，若陶瓷温度过低则会使陶瓷材料的介电常数急剧降低。所述助烧玻璃的含量为3wt%～33wt%，优选为5～25wt%，更优选为8wt%～22wt%，更优选为10wt%～20wt%，最优选为13wt%～17wt%。若所述助烧玻璃的含量过高，则严重恶化陶瓷的介电性能，若助烧玻璃的含量过低，则造成烧结温度达不到要求。
本发明中所述陶瓷是由BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2组成，所述BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2组成的陶瓷与钨青铜材料具有相同的晶体结构，其对陶瓷材料进行了不同位置的掺杂改性，从而获得了一种具有良好微波介电性能的陶瓷材料，使陶瓷材料介电常数高、损耗低，温度系数接近零。所述陶瓷是低温共烧陶瓷材料的基础相。作为优选方案，所述BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2的摩尔比按照表达式BaxSr(1-x)（NdyBi（1-y））2Ti4O12各元素的摩尔比确定。
所述助烧玻璃为Ba-B-Si玻璃、Bi-B-Si玻璃和Li-B-Si玻璃中的一种或多种。其中所述Ba-B-Si玻璃优选由20wt%～50wt%的氧化钡、40wt%～75wt%的三氧化二硼与10wt%～20wt%的二氧化硅组成；所述氧化钡优选为30wt%～40wt%，三氧化二硼优选为50wt%～65wt%，二氧化硅优选为12wt%～18wt%。
所述Bi-B-Si玻璃优选由30wt%～70wt%的三氧化二铋、20wt%～45wt%的三氧化二硼与10wt%～25wt%的二氧化硅组成；所述三氧化二铋优选为40wt%～65wt%，更优选为45wt%～60wt%，所述三氧化二硼优选为25wt%～40wt%，更优选为30wt%～35wt%，所述二氧化硅优选为13wt%～23wt%，更优选为15wt%～20wt%。
所述Li-B-Si玻璃优选由25wt%～45wt%的氧化锂、45wt%～60wt%的三氧化二硼与10wt%～30wt%的二氧化硅组成；所述氧化锂优选为30wt%～42wt%，更优选为35wt%～40wt%，所述三氧化二硼优选为50wt%～55wt%，所述二氧化硅优选为15wt%～25wt%。
本发明选择Ba-B-Si玻璃、Bi-B-Si玻璃或Li-B-Si玻璃为助烧玻璃，一方面是由于上述玻璃具有较低的烧结温度，另一方面由于上述助烧玻璃中的部分原子与陶瓷基体中的部分原子相同或相近，则助烧玻璃烧结后的晶体结构与陶瓷基体具有一定的相似性、相容性，最重要的是，上述助烧玻璃对陶瓷基体具有良好的降温效果。
本发明提供了一种低温共烧陶瓷材料，由以下重量比的成分组成：67wt%～97wt%的陶瓷，3wt%～33wt%的助烧玻璃；所述陶瓷由BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2组成；所述助烧玻璃为Ba-B-Si玻璃、Bi-B-Si玻璃和Li-B-Si玻璃中的一种或多种。BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2组成的陶瓷是一种具有良好微波介电性能的陶瓷材料；而助烧玻璃具有较低的烧结温度，且助烧玻璃中的部分原子与陶瓷基体中的部分原子相同或相近；同时通过控制陶瓷与助烧玻璃的含量，最终使低温共烧陶瓷材料具有较高的介电常数。
本发明还提供了上述低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
将BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2混合，球磨后预烧，得到陶瓷烧块，将所述陶瓷烧块粉碎，得到陶瓷粉；
将BaO、Bi2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Ba-B-Si助烧玻璃粉；
将Bi2O3、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Bi-B-Si助烧玻璃粉；
将Li2O、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Li-B-Si助烧玻璃粉；
将所述Ba-B-Si助烧玻璃粉、Bi-B-Si助烧玻璃粉与Li-B-Si助烧玻璃粉中的一种或多种与所述陶瓷粉混合，得到低温共烧陶瓷材料。
按照本发明，在制备低温共烧陶瓷材料的过程中，首先制备了陶瓷粉与助烧玻璃粉，然后将陶瓷粉与助烧玻璃粉混合，即得到低温共烧陶瓷粉。
本发明中上述陶瓷粉与助烧玻璃粉的制备顺序本发明没有特别的限制，可以先制备陶瓷粉也可以先制备助烧玻璃粉。在制备陶瓷粉的过程中，按照下述方法进行制备：
将BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2混合，球磨后预烧，得到陶瓷烧块，将所述陶瓷烧块粉碎，得到陶瓷粉。
在制备陶瓷粉的过程中，所述BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2的摩尔比优选按照式（Ⅰ）中各元素的摩尔比确定；
BaxSr(1-x)（NdyBi（1-y））2Ti4O12（Ⅰ）；
其中，0≤x≤0.3，0.79≤y≤0.92。
所述球磨的时间优选为6～24h，更优选为10～20h，在球磨后，将球磨得到的混合粉末优选进行烘干，以去除球磨过程中的油性溶剂。然后将烘干后的粉末进行预烧，得到陶瓷烧块。所述预烧的温度优选为950～1200℃，所述预烧的时间优选为2～6h。最后将所述陶瓷烧块粉碎，即得到陶瓷粉。所述陶瓷粉的粒径优选为0.5～3μm。
按照本发明，所述Ba-B-Si助烧玻璃粉、Bi-B-Si助烧玻璃粉与Li-B-Si助烧玻璃粉的制备方法相同，只是原料不同；其中所述Ba-B-Si助烧玻璃粉的原料为BaO、Bi2O3与SiO2，所述Bi-B-Si助烧玻璃粉的原料为Bi2O3、B2O3与SiO2，所述Li-B-Si助烧玻璃粉的原料为Li2O、B2O3与SiO2。以Ba-B-Si助烧玻璃粉的制备方法为例，其制备过程为：
将BaO、Bi2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Ba-B-Si助烧玻璃粉。
在制备Ba-B-Si助烧玻璃粉的过程中，所述球磨的时间优选为6～24h。将球磨后的混合粉末烘干后进行预烧，得到烧块，所述预烧的温度优选为450～650℃，所述预烧的时间优选为1～6h。然后将所述烧块熔化后得到玻璃液滴；所述熔化的温度优选为1450℃～1550℃。最后将所述玻璃液滴冷淬、粉碎后即得到Ba-B-Si助烧玻璃粉。所述助烧玻璃粉的粒径优选为0.5～3μm。
在分别制备陶瓷粉与助烧玻璃粉后，则将Ba-B-Si助烧玻璃粉、Bi-B-Si助烧玻璃粉与Li-B-Si助烧玻璃粉中的一种或多种与所述陶瓷粉混合，即得到低温共烧陶瓷材料。
本发明提供了一种低温共烧陶瓷材料的制备方法。在制备低温共烧陶瓷材料的过程中，分别制备了陶瓷粉与助烧玻璃粉，然后将所述陶瓷粉与助烧玻璃粉混合，即得到低温共烧陶瓷材料。实验结果表明，本发明制备的低温共烧陶瓷粉可以在850～930℃实现致密成瓷，介电常数为60～105，损耗正切小于0.008，谐振频率温度系数小于±50ppm/℃，能够实现与Cu、Ag电极的共烧。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的低温共烧陶瓷材料进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
将1mol的SrO粉、0.9mol的Nd2O3粉、0.1mol的Bi2O3与4mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为6h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1100℃预烧6h，得到陶瓷块。将所述陶瓷快破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5～3μm的陶瓷粉；
将40g的BaO粉、50g的B2O3粉与10g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h；球磨后的玻璃原料出料后于120℃烘干，于650℃预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500℃的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15～500μm的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5～3μm的玻璃粉；
将87wt%的所述陶瓷粉与13wt%的所述玻璃粉装入混料机，混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例1～9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
实施例2
将1mol的SrO粉、0.9mol的Nd2O3粉、0.1mol的Bi2O3与4mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为10h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1200℃预烧4h，得到陶瓷块。将所述陶瓷快破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5～3μm的陶瓷粉；
将40g的BaO粉、50g的B2O3粉与10g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨18h；球磨后的玻璃原料出料后于120℃烘干，于550℃预烧5h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1550℃的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15～500μm的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5～3μm的玻璃粉。
将89wt%的所述陶瓷粉与11wt%的所述玻璃粉装入混料机中混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例1～9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
实施例3
将0.25mol的BaO粉、0.75mol的SrO粉、0.8mol的Nd2O3粉、0.2mol的Bi2O3与4mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为18h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在950℃预烧5h，得到陶瓷块。将所述陶瓷块破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5～3μm的陶瓷粉；
将30g的BaO粉、55g的B2O3粉与15g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨20h；球磨后的玻璃原料出料后于120℃烘干，于500℃预烧6h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500℃的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15～500μm的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5～3μm的玻璃粉。
将92wt%的所述陶瓷粉与8wt%的所述玻璃粉装入混料机中混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例1～9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
实施例4
将0.25mol的BaO粉、0.75mol的SrO粉、0.8mol的Nd2O3粉、0.2mol的Bi2O3与4mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为20h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1000℃预烧5h，得到陶瓷块。将所述陶瓷块破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5～3μm的陶瓷粉。
将30g的Bi2O3粉、45g的B2O3粉与25g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨15h；球磨后的玻璃原料出料后于120℃烘干，于550℃预烧3h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1480℃的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15～500μm的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5～3μm的玻璃粉。
将96wt%的所述陶瓷粉与4wt%的所述玻璃粉装入混料机中混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例1～9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
实施例5
将0.25mol的BaO粉、0.75mol的SrO粉、0.8mol的Nd2O3粉、0.2mol的Bi2O3与4mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为6h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1100℃预烧6h，得到陶瓷块。将所述陶瓷块破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5～3μm的陶瓷粉。
将30g的Bi2O3粉、45g的B2O3粉与25g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h；球磨后的玻璃原料出料后于120℃烘干，于650℃预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500℃的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15～500μm的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5～3μm的玻璃粉。
将91wt%的所述陶瓷粉与9wt%的所述玻璃粉装入混料机中混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例1～9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
实施例6
将1mol的SrO粉、0.9mol的Nd2O3粉、0.1mol的Bi2O3与4mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为6h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1100℃预烧6h，得到陶瓷块。将所述陶瓷快破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5～3μm的陶瓷粉；
将70g的Bi2O3粉、20g的B2O3粉与10g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h；球磨后的玻璃原料出料后于120℃烘干，于650℃预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500℃的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15～500μm的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5～3μm的玻璃粉。
将76wt%的所述陶瓷粉与24wt%的所述玻璃粉装入混料机中混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例1～9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
实施例7
将0.25mol的BaO粉、0.75mol的SrO粉、0.8mol的Nd2O3粉、0.2mol的Bi2O3与4mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为6h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1100℃预烧6h，得到陶瓷块。将所述陶瓷块破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5～3μm的陶瓷粉。
将70g的Bi2O3粉、20g的B2O3粉与10g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h；球磨后的玻璃原料出料后于120℃烘干，于650℃预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500℃的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15～500μm的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5～3μm的玻璃粉。
将81wt%的所述陶瓷粉与19wt%的所述玻璃粉装入混料机中混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例1～9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
实施例8
将1mol的SrO粉、0.9mol的Nd2O3粉、0.1mol的Bi2O3与4mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为6h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1100℃预烧6h，得到陶瓷块。将所述陶瓷快破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5～3μm的陶瓷粉；
将40g的BaO粉、50g的B2O3粉与10g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h；球磨后的玻璃原料出料后于120℃烘干，于650℃预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500℃的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15～500μm的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5～3μm的第一玻璃粉。
将70g的Bi2O3粉、20g的B2O3粉与10g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h；球磨后的玻璃原料出料后于120℃烘干，于650℃预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500℃的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15～500μm的非晶玻璃磁料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5～3μm的第二玻璃粉。
将89wt%的所述陶瓷粉、5wt%的所述第一玻璃粉与6wt%的所述第二玻璃粉装入混料机中混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例1～9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
实施例9
将0.25mol的BaO粉、0.75mol的SrO粉、0.8mol的Nd2O3粉、0.2mol的Bi2O3与4mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为6h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1100℃预烧6h，得到陶瓷块。将所述陶瓷块破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5～3μm的陶瓷粉。
将30g的BaO粉、55g的B2O3粉与15g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h；球磨后的玻璃原料出料后于120℃烘干，于650℃预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500℃的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15～500μm的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5～3μm的第一玻璃粉。
将70g的Bi2O3粉、20g的B2O3粉与10g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h；球磨后的玻璃原料出料后于120℃烘干，于650℃预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500℃的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15～500μm的非晶玻璃磁料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5～3μm的第二玻璃粉。
将83wt%的所述陶瓷粉、8wt%的所述第一玻璃粉与9wt%的所述第二玻璃粉装入混料机中混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例1～9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
表1实施例1～9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种低温共烧陶瓷材料，由以下组分组成：
67wt％～90wt％的陶瓷，8wt％～17wt％的助烧玻璃,上述各组分含量之和为100％；
所述陶瓷由BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2组成；
所述BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2的摩尔比按照式(Ⅰ)中各元素的摩尔比确定；
BaxSr(1-x)(NdyBi(1-y))2Ti4O12(Ⅰ)；
其中，0≤x≤0.3，0.79≤y≤0.92；
所述助烧玻璃为Ba-B-Si玻璃和Bi-B-Si玻璃；
所述Ba-B-Si玻璃由20wt％～50wt％的氧化钡、40wt％～75wt％的三氧化二硼与10wt％～20wt％的二氧化硅组成，上述各组分含量之和为100％；
所述Bi-B-Si玻璃由30wt％～70wt％的三氧化二铋、20wt％～45wt％的三氧化二硼与10wt％～25wt％的二氧化硅组成，上述各组分含量之和为100％。
2.一种权利要求1所述的低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
将BaO、SrO、Nd2O3、Bi2O3与TiO2混合，球磨后预烧，得到陶瓷烧块，将所述陶瓷烧块粉碎，得到陶瓷粉；
将BaO、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Ba-B-Si助烧玻璃粉；
将Bi2O3、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Bi-B-Si助烧玻璃粉；
将所述Ba-B-Si助烧玻璃粉和Bi-B-Si助烧玻璃粉与所述陶瓷粉混合，得到低温共烧陶瓷材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在制备陶瓷粉的步骤中，所述球磨的时间为6～24h，预烧的温度为950～1200℃，时间为2～6h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在制备Ba-B-Si助烧玻璃粉的步骤中，所述球磨的时间为6～24h，预烧的温度为450℃～650℃，熔化的温度为1450℃～1550℃。
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