CN107522481B - 低温共烧微波介电陶瓷材料及其制法 - Google Patents

低温共烧微波介电陶瓷材料及其制法 Download PDF

Info

Publication number
CN107522481B
CN107522481B CN201610460869.3A CN201610460869A CN107522481B CN 107522481 B CN107522481 B CN 107522481B CN 201610460869 A CN201610460869 A CN 201610460869A CN 107522481 B CN107522481 B CN 107522481B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sio
percent
ceramic material
equal
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610460869.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107522481A (zh
Inventor
朱立文
梁志豪
冯奎智
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HUAXIN SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
HUAXIN SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HUAXIN SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical HUAXIN SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201610460869.3A priority Critical patent/CN107522481B/zh
Publication of CN107522481A publication Critical patent/CN107522481A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107522481B publication Critical patent/CN107522481B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/20—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in magnesium oxide, e.g. forsterite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/22—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in calcium oxide, e.g. wollastonite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/36—Glass starting materials for making ceramics, e.g. silica glass
    • C04B2235/365—Borosilicate glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/407—Copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/408—Noble metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

一种可和银或铜电极低温共烧微波介电陶瓷材料及其制法。是以85‑99wt％比例的微波介电陶瓷材料1‑y‑z[(1‑x)Mg2SiO4‑xCa2SiO4]‑yCaTiO3‑zCaZrO3，其中0.2≦x≦0.7，0.05≦y≦0.3，0.02≦z≦0.15陶瓷材料组成；并混合1‑15wt％比例的多元组成玻璃材料Li2O‑BaO‑SrO‑CaO‑B2O3‑SiO2调配而成。该低温共烧微波介电陶瓷材料，可于900℃‑970℃，于大气气氛和惰性气体环境下，与银或铜等导电金属进行共烧。经烧结处理后，此材料具有低介电损耗、高质量因子、低温度电容是数等优异特性可适用于积层陶瓷组件制程与加工的应用。

Description

低温共烧微波介电陶瓷材料及其制法
技术领域
本发明是有关一种微波介电材料及其制法，特别是指以低温共烧陶瓷技术制造出微波介电材料。
背景技术
随着目前通讯产业的需求和发展，为达无线通信模块多功能及轻薄短小的需求，射频电路的微小化与模块化成了当今产业界的研发重点。微波组件的尺寸与导线之间的间距不断缩小，使得电子讯号在金属间传递时，因金属导线间的电阻-电容值增加，而增加了功率消耗与讯号间的交换干扰进而造成讯号的迟缓(RC迟缓)。此外在低温共烧陶瓷材料与制程技术已广泛应用在微波组件的应用亦为产业界的关注的关键技术，例如：滤波器(Filter)、耦合器(Coupler)、天线(Antenna)等。为了解决RC迟缓的问题并且兼具在低温共烧陶瓷的特性，本发明揭露一种可与银或铜等导电金属低温共烧的低介电常数的材料来解决此问题。除此之外随着通讯产业的需求需求量巨增，微波陶瓷材料应用于微波陶瓷电容器全球市场的需求量年增长率约为15％。
目前已知的低介电常数材料系统包含硅酸盐类(如Sr2SiO4、Ba2SiO4、Mn2SiO4)、钼酸盐(SrMoO4、BaMoO4、SrMoO4)与钨酸盐类(BaWO4、MgWO4)，皆据有低微波介电常数与及高质量因子，但钼酸盐与钨酸盐类的材料昂贵，硅酸盐类具有低介电常数与低材料成本最具产业应用性。Mg2SiO4具有低的介电常数与高的质量因子240000GHz，但温度电容系数较高-70(ppm/℃)。
前案CN 1315134C揭露，一种Mg2SiO4-MgTiO3可有效降低温度电容系数，但其烧结温度大于1300℃无法应用与低温共烧制程。另外，Ca2SiO4由研究文献中得知，其具高质量因子与低介电常数(8.6)，但亦属高温烧结材料(>1200℃)，前案CN101429015A亦揭露Mg2SiO4具有低介电常数6到8之间，介电损小于10-5Qf值为160000GHz，可应用于电子线路基板、滤波器、微波基板高频通信，但因为其烧结温度高达1300-1500℃，但烧结温度还是偏高无法与Cu与Ag金属电极共烧。
前案CN104671776A亦揭露一种含Li的复合氧化物陶瓷Li2Ba3TiO20，其介电常数为28-28.7，质量因子54000～79000GHz，温度系数约为-7ppm/℃，本化合物的烧结温度介于1000到1040℃之间，虽然比Mg2SiO4降低了约300℃的烧结温度，但烧结温度还是偏高无法与Cu、Ag等金属电极共烧，由于高的烧结温度限制其产业应用性。
一般降低陶瓷烧结温度的方法，包括有陶瓷材中加入低熔点氧化物或玻璃质材料，如氧化硼(B2O3)或五氧化二钒(V2O5)等，依靠低熔点氧化物或玻璃质，在较低温产生熔融液相，使得陶瓷材容易产生烧结反应，而降低原本烧结温度。然而，上述的方式虽可降低原始陶瓷材的烧结温度，但由于加入的材料与原材料的特性不同，通常会影响原始材料的特性(如高频介电特性)，或使得后续加工产生困难。
另，玻璃质材料除了降低温烧结温度之外，在高频积层电容组件制程中，必须将微波介电材料与玻璃材制成浆料，浆料系统中常搭配聚乙烯醇(PVA)或聚乙烯醇缩丁醛(PVB)做为黏结剂，根据先前的研究报告指出[J.Am.Ceram.Soc.,93 3049-3051(2010)]，PVA或PVB与助熔剂氧化硼(B2O3)之间会产生交联反应形成三维(three dimentional；3-D)网状凝胶态结构，使浆料黏度大幅度增加，不利于涂布制程，无法应用于积层电容组件制作。
然而，如何能兼顾低温烧结制作并维持陶瓷材料的优越电气特性与可加工性，一直是材料设计上的难题。
发明内容
为解决上述习知技术的问题，本发明的目的在于提供一种低温共烧微波介电陶瓷材料及其制备方法，于900～970℃温度条件时烧结致密，并且在大气气氛环境与银金属共烧以及在惰性气氛与铜金属共烧，所述微波介电陶瓷材料具备低介电常数(8～15)、高质量因子特性(Q factor)、低电容-温度系数等优异特性，可应用在微波介电组件上，如电容器、陶瓷滤波器、陶瓷天线等。
为解决上述习知技术的问题，本发明的另一目的是通过添加共晶相组成物并开发新的玻璃材料配方达成低温共烧的目的。(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷粉末，若摩尔比例在0.2≦x≦0.7之间，有共晶点的产生。因此，陶瓷粉体原本需要在1300℃才能有效烧结致密，透过共晶相生成，则可以在1150℃烧结致密。Mg2SiO4与Ca2SiO4皆为具低介电常数的微波介电陶瓷，其共晶相材料具有低介电常数与高质量因子的特性。为进一步调整此材料配方的介电特性，添加剂CaTiO3与CaZrO3，混入配方中。接着，将上述陶瓷材料组成，再进行添加多元组成的玻璃，藉由玻璃材的液相烧结特性，进而使此陶瓷组成物可达到低温烧结目标(<1000℃)。
为解决上述习知技术的问题，本发明的另一目的是在于借助玻璃材料的液相烧结特性，进而使此陶瓷组成物可达到低温烧结目标，其中玻璃材料是由氧化锂(Li2O)、氧化钡(BaO)、氧化锶(SrO)、氧化钙(CaO)、三氧化二硼(B2O3)及二氧化硅(SiO2)的粉末混合，并在范围1000-1300℃熔融后，得到高化学稳定性的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，所述多元组成的玻璃材料，除可提供陶瓷粉体于较低温下达到有效烧结致密的效果，还具有高结构稳定性，不会与水、甲醇、乙醇、PVA和PVB反应，因此不会有凝胶作用发生；且耐电镀性佳，方便于积层电容组件制成加工的应用。
本发明提供一种低温共烧微波介电陶瓷材料，其包含：(a)85wt％至99wt％陶瓷材料，为1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中0.2≦x≦0.7,0.05≦y≦0.2,0.05≦z≦0.4；及(b)1wt％至15wt％玻璃材料，为Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2所示的组成。
较佳者，所述的玻璃材料是Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2所示的组成，其中氧化锂(Li2O)，其重量百分比占玻璃材料总组成的a％，0％≤a≤10％；氧化钡(BaO)，其重量百分比占玻璃材料总组成的b％，1％≤b≤15％；氧化锶(SrO)，其重量百分比占玻璃材料总组成的c％，1％≤c≤11％；氧化钙(CaO)，其重量百分比占玻璃材料总组成的d％，5％≤d≤23％；三氧化二硼(B2O3)，其重量百分比占玻璃材料总组成的e％，5％≤e≤30％；二氧化硅(SiO2)，其重量百分比占玻璃材料总组成的f％，20％≤f≤50％，且a+b+c+d+e+f＝100％。
较佳者，所述的低温共烧微波介电陶瓷材料的介电常数范围介于8至15之间，烧结密度分布为3.17～3.52g/cm3，品质因子分布为2900～6500，绝缘阻抗特性≧3.5×1012Ω。
本发明提供一种低温共烧微波介电陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：(a)将微波介电陶瓷与Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料于室温下混合，其中陶瓷材料是由共晶相组成物的硅酸镁(Mg2SiO4)粉体及硅酸钙(Ca2SiO4)粉体组成，再加入添加剂锆酸钙(CaZrO3)粉体及钛酸钙(CaTiO3)粉体组成；及(b)将混合后材料于900-970℃进行低温烧结，烧结时间0.5-4小时。
较佳者，所述的硅酸镁(Mg2SiO4)粉体是取氧化镁(MgO)和二氧化硅(SiO2)，在900℃至1300℃下进行4-10小时的煅烧后再进行磨粉细化。
较佳者，所述的硅酸钙(Ca2SiO4)粉体是取氧化钙(CaO)和二氧化硅(SiO2)，在900℃至1200℃下进行4-10小时的煅烧后再进行磨粉细化。
较佳者，所述的钛酸钙(CaTiO3)粉体是取氧化钙(CaO)和二氧化钛(TiO2)的，在900℃至1200℃下进行4-10小时的煅烧后再进行磨粉细化。
较佳者，所述的锆酸钙(CaZrO3)粉体是取氧化钙(CaO)和二氧化锆(ZrO2)，在900℃至1200℃下进行4-10小时的煅烧后再进行磨粉细化。
较佳者，所述的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料由0-10wt％氧化锂(Li2O)、1-15wt％氧化钡(BaO)、1-11wt％氧化锶(SrO)、5-23wt％氧化钙(CaO)，5-30wt％三氧化二硼(B2O3)，20-50wt％二氧化硅(SiO2)的粉末组成，于1000-1300℃下熔融2-10小时而形成Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，并进行磨粉细化。
本发明提供另一种低温共烧微波介电陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：(a)将微波介电陶瓷与Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料于室温下混合，其中陶瓷材料是由共晶相组成物的硅酸镁(Mg2SiO4)粉体及硅酸钙(Ca2SiO4)粉体组成，再加入添加剂锆酸钙(CaZrO3)粉体及钛酸钙(CaTiO3)粉体组成；及(b)将混合后材料与银金属或铜金属电极于900-970℃进行低温共烧，烧结时间0.5-4小时。
较佳者，所述的硅酸镁(Mg2SiO4)粉体是取氧化镁(MgO)和二氧化硅(SiO2)，在900℃至1300℃下进行4-10小时的煅烧后再进行磨粉细化。
较佳者，所述的硅酸钙(Ca2SiO4)粉体是取氧化钙(CaO)和二氧化硅(SiO2)，在900℃至1200℃下进行4-10小时的煅烧后再进行磨粉细化。
较佳者，所述的钛酸钙(CaTiO3)粉体是取氧化钙(CaO)和二氧化钛(TiO2)，在900℃至1200℃下进行4-10小时的煅烧后再进行磨粉细化
较佳者，所述的锆酸钙(CaZrO3)粉体是取氧化钙(CaO)和二氧化锆(ZrO2)，在900℃至1200℃下进行4-10小时的煅烧后再进行磨粉细化。
较佳者，所述的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料由0-10wt％氧化锂(Li2O)、1-15wt％氧化钡(BaO)、1-11wt％氧化锶(SrO)、5-23wt％氧化钙(CaO)，5-30wt％三氧化二硼(B2O3)，20-50wt％二氧化硅(SiO2)的粉末组成，于1000-1300℃下熔融2-10小时而形成Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，并进行磨粉细化。
附图说明
图1为本发明低温共烧微波介电陶瓷材料的流程图；
图2为本发明低温共烧微波介电陶瓷材料的另一流程图；
图3为玻璃材料的微波介电材料在电镀后的表面形态。
具体实施方式
以下将描述具体的实施例以说明本发明的实施态样，惟其并非用以限制本发明所欲保护的范畴。
本发明的第一实施例提供一种低温共烧微波介电陶瓷材料，其包含：85wt％至99wt％陶瓷材料及1wt％至15wt％玻璃材料。上述微波介电陶瓷材料介电常数范围于8～15，属于低介电常数范围，且同时具有高质量因子和接近零的温度频率系数的微波介电材料，其烧结密度分布为3.17～3.52g/cm3，品质因子分布为2900～6500，绝缘阻抗特性≧3.5×1012Ω。
所述的陶瓷材料，为1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3。经研究得知，(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料，若摩尔比例在0.2≦x≦0.7之间，有共晶点的产生。可将陶瓷材料烧结致密温度，由原本1300℃降至1150℃。同时，此共晶相材料亦具有低介电常数与高质量因子的特性。又添加适当的CaTiO3与CaZrO3进一步调整材料烧结后的整体介电特性，得到1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO组成，其中0.2≦x≦0.7,0.05≦y≦0.3,0.02≦z≦0.15。x，y，z为摩尔比例。
所述的玻璃材料为Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2所示的组成，其中氧化锂(Li2O)，其重量百分比占玻璃材料总组成的a％，0％≤a≤10％；氧化钡(BaO)，其重量百分比占玻璃材料总组成的b％，1％≤b≤15％；氧化锶(SrO)，其重量百分比占玻璃材料总组成的c％，1％≤c≤11％；氧化钙(CaO)，其重量百分比占玻璃材料总组成的d％，5％≤d≤23％；三氧化二硼(B2O3)，其重量百分比占玻璃材料总组成的e％，5％≤e≤30％；二氧化硅(SiO2)，其重量百分比占玻璃材料总组成的f％，20％≤f≤50％，且a+b+c+d+e+f＝100％。
参阅图1所示，本发明的第二实施例提供一种低温共烧微波介电陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
S01：将陶瓷材料与Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料于室温下湿式混合，其中陶瓷材料由共晶相组成物及添加剂组成，该共晶相组成物是硅酸镁(Mg2SiO4)粉体及硅酸钙(Ca2SiO4)粉体所组成，该添加剂是锆酸钙(CaZrO3)粉体及钛酸钙(CaTiO3)粉体所组成；及
S02：将混合后材料于900-970℃进行低温烧结，烧结时间0.5-4小时。
所述陶瓷材料由硅酸镁(Mg2SiO4)粉体、硅酸钙(Ca2SiO4)粉体、锆酸钙(CaZrO3)粉体及钛酸钙(CaTiO3)粉体所组成。其中，硅酸镁(Mg2SiO4)粉体的制备，依照其化学剂量比称取氧化镁(MgO)和二氧化硅(SiO2)，并且在900至1300℃下进行4-10小时的煅烧，得到产物后再进行磨粉细化。硅酸钙(Ca2SiO4)粉体的制备，依照其化学剂量比称取氧化钙(CaO)和二氧化硅(SiO2)的材料，并且在900℃至1200℃下进行4-10小时的煅烧，得到产物后再进行磨粉细化。钛酸钙(CaTiO3)粉体的制备，依照其化学剂量比称取氧化钙(CaO)和二氧化钛(TiO2)，并且在900℃至1200℃下进行4-10小时的煅烧，得到产物后再进行磨粉细化。锆酸钙(CaZrO3)粉体的制备，依造其化学剂量比秤取氧化钙(CaO)和二氧化锆(ZrO2)，并且在900℃至1200℃下进行4-10小时的煅烧，得到产物后再进行磨粉细化。
所述玻璃材料制备上由0-10wt％氧化锂(Li2O)、1-15wt％氧化钡(BaO)、1-11wt％氧化锶(SrO)、5-23wt％氧化钙(CaO)，5-30wt％三氧化二硼(B2O3)，20-50wt％二氧化硅(SiO2)的粉末组成，于1000-1300℃下熔融2-10小时而形成Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，得到产物后再进行磨粉细化。此玻璃材料特性上，除了提供与陶瓷材料共烧时提供优越的液相烧结特性外，并具有高化学稳定性：不易水解于水或酒精中、不易与黏结剂等起反应作用，亦不会于电镀液(铜、镍或锡)中腐蚀。此玻璃材料不易与陶瓷反应产生其他二次相出现。
将硅酸镁(Mg2SiO4)粉体、硅酸钙(Ca2SiO4)粉体、锆酸钙(CaZrO3)粉体及钛酸钙(CaTiO3)粉体和Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料。在室温下，并添加如水、酒精、分散剂等进行湿式混合，混合2小时之后过滤干燥。混合后材料于900-970℃进行低温烧结，并可与银金属或铜金属电极共烧，烧结时间0.5-4小时，具有介电常数范围于8～15，属于低介电常数范围，且同时具有高质量因子和接近零的温度频率系数的微波介电材料，其烧结密度分布为3.17～3.52(g/cm3)，品质因子分布为2900～6500，绝缘阻抗特性≧3.5×1012Ω。
参阅图2所示，本发明的第三实施例提供另一种低温共烧微波介电陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
S11：将陶瓷材料与Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料于室温下湿式混合，其中陶瓷材料由共晶相组成物及添加剂组成，该共晶相组成物是硅酸镁(Mg2SiO4)粉体及硅酸钙(Ca2SiO4)粉体所组成，该添加剂是锆酸钙(CaZrO3)粉体及钛酸钙(CaTiO3)粉体所组成；及
S12：将混合后材料与银金属或铜金属电极于900-970℃进行低温共烧，烧结时间0.5-4小时。
本发明的第三实施例陶瓷材料与玻璃材料的制备方式同第二实施例，于本实施例中不在赘述。
根据本发明配方：85wt％至99wt％陶瓷材料，1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO31与1wt％至15wt％玻璃材料比例的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料混合，在不同x、y和z比例的陶瓷材料与不同的玻璃/陶瓷成份比例，进行混合制作后压制成锭，并涂布银金属或铜金属电极与材料配方共烧，各别陶瓷组成烧结后的物性与介电性质，如表一所示。其中，质量因子量测为方式为利用电容仪于1MHz交流信号下，外加偏压1Vrms方式，量测烧结体的散逸系数(Dispassion Factor，DF)，并予以倒数而得之；温度-电容偏移系数(Temperature-Capacitance Coefficient，ΔC/C)量测，则以室温25℃下所测的的组件电容值为基准，观察于-55℃～125℃温度范围下电容值变异ΔC，进而得到ΔC/C。
实验1-1：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.2时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.05,z＝0.02，混合1wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与铜金属电极于970℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.23(g/cm3)；品质因子(Q)分为6250；介电常数与电容-温度系数则分别为8.5以及-14ppm/℃；绝缘阻抗特性为5.2×1012Ω。
实验1-2：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.2时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.05,z＝0.02，混合1wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与银金属电极于915℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.17(g/cm3)；品质因子(Q)分为5882；介电常数与电容-温度系数则分别为8.1以及-15ppm/℃；绝缘阻抗特性为4.2×1012Ω。
实验1-3：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.2时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.1,z＝0.05，混合5wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与铜金属电极于970℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.28(g/cm3)；品质因子(Q)分为6666；介电常数与电容-温度系数则分别为9.6以及18ppm/℃；绝缘阻抗特性为5.4×1012Ω。
实验1-4：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.2时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.1,z＝0.05，混合5wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与银金属电极于910℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.22(g/cm3)；品质因子(Q)分为6250；介电常数与电容-温度系数则分别为9.5以及19ppm/℃；绝缘阻抗特性为4.4×1012Ω。
实验1-5：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.2时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.2,z＝0.1，混合10wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与铜金属电极于970℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.35(g/cm3)；品质因子(Q)分为4762；介电常数与电容-温度系数则分别为11.8以及46ppm/℃；绝缘阻抗特性为3.9×1012Ω。
实验1-6：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.2时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.2,z＝0.1，混合10wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与银金属电极于905℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.32(g/cm3)；品质因子(Q)分为4545；介电常数与电容-温度系数则分别为11.9以及37ppm/℃；绝缘阻抗特性为3.5×1012Ω。
实验1-7：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.2时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.3,z＝0.15，混合15wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与铜金属电极于970℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.34(g/cm3)；品质因子(Q)分为4347；介电常数与电容-温度系数则分别为11.9以及47ppm/℃；绝缘阻抗特性为3.7×1012Ω。
实验1-8：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.2时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.3,z＝0.15，混合15wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与银金属电极于900℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.31(g/cm3)；品质因子(Q)分为4167；介电常数与电容-温度系数则分别为12以及40ppm/℃；绝缘阻抗特性为3.8×1012Ω。
实验2-1：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.4时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.05,z＝0.02，混合1wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与铜金属电极于970℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.25(g/cm3)；品质因子(Q)分为5263；介电常数与电容-温度系数则分别为8.4以及-17ppm/℃；绝缘阻抗特性为4.9×1012Ω。
实验2-2：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.4时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.05,z＝0.02，混合1wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与银金属电极于915℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.21(g/cm3)；品质因子(Q)分为5000；介电常数与电容-温度系数则分别为8.1以及-15ppm/℃；绝缘阻抗特性为4.3×1012Ω。
实验2-3：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.4时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.1,z＝0.05，混合5wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与铜金属电极于970℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.30(g/cm3)；品质因子(Q)分为5555；介电常数与电容-温度系数则分别为11.7以及17ppm/℃；绝缘阻抗特性为5.6×1012Ω。
实验2-4：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.4时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.1,z＝0.05，混合5wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与银金属电极于910℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.25(g/cm3)；品质因子(Q)分为5263；介电常数与电容-温度系数则分别为11.6以及18ppm/℃；绝缘阻抗特性为4.7×1012Ω。
实验2-5：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.4时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.2,z＝0.1，混合10wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与铜金属电极于970℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.38(g/cm3)；品质因子(Q)分为4545；介电常数与电容-温度系数则分别为11.8以及46ppm/℃；绝缘阻抗特性为4.8×1012Ω。
实验2-6：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.4时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.2,z＝0.1，混合10wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与银金属电极于905℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.42(g/cm3)；品质因子(Q)分为4347；介电常数与电容-温度系数则分别为11.6以及44ppm/℃；绝缘阻抗特性为3.9×1012Ω。
实验2-7：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.4时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.3,z＝0.15，混合15wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与铜金属电极于970℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.37(g/cm3)；品质因子(Q)分为3846；介电常数与电容-温度系数则分别为14.2以及47ppm/℃；绝缘阻抗特性为4.4×1012Ω。
实验2-8：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.4时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.3,z＝0.15，混合15wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与银金属电极于900℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.40(g/cm3)；品质因子(Q)分为3704；介电常数与电容-温度系数则分别为14以及46ppm/℃；绝缘阻抗特性为3.9×1012Ω。
实验3-1：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.5时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.05,z＝0.02，混合1wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与铜金属电极于970℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.28(g/cm3)；品质因子(Q)分为4545；介电常数与电容-温度系数则分别为8.5以及-17ppm/℃；绝缘阻抗特性为5.3×1012Ω。
实验3-2：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.5时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.05,z＝0.02，混合1wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与银金属电极于915℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.25(g/cm3)；品质因子(Q)分为4347；介电常数与电容-温度系数则分别为8.2以及-19ppm/℃；绝缘阻抗特性为4.3×1012Ω。
实验3-3：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.5时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.1,z＝0.05，混合5wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与铜金属电极于970℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.36(g/cm3)；品质因子(Q)分为4762；介电常数与电容-温度系数则分别为9.6以及15ppm/℃；绝缘阻抗特性为5.7×1012Ω。
实验3-4：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.5时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.1,z＝0.05，混合5wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与银金属电极于910℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.32(g/cm3)；品质因子(Q)分为4545；介电常数与电容-温度系数则分别为9.5以及14ppm/℃；绝缘阻抗特性为5.2×1012Ω。
实验3-5：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.5时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.2,z＝0.1，混合10wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与铜金属电极于970℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.45(g/cm3)；品质因子(Q)分为3846；介电常数与电容-温度系数则分别为11.8以及45ppm/℃；绝缘阻抗特性为4.9×1012Ω。
实验3-6：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.5时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.2,z＝0.1，混合10wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与银金属电极于905℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.41(g/cm3)；品质因子(Q)分为3571；介电常数与电容-温度系数则分别为11.7以及45ppm/℃；绝缘阻抗特性为3.9×1012Ω。
实验3-7：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.5时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.3,z＝0.15，混合15wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与铜金属电极于970℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.44(g/cm3)；品质因子(Q)分为3704；介电常数与电容-温度系数则分别为11.9以及46ppm/℃；绝缘阻抗特性为4.4×1012Ω。
实验3-8：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.5时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.3,z＝0.15，混合15wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与银金属电极于900℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.42(g/cm3)；品质因子(Q)分为3448；介电常数与电容-温度系数则分别为12以及47ppm/℃；绝缘阻抗特性为4.0×1012Ω。
实验4-1：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.7时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.05,z＝0.02，混合1wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与铜金属电极于970℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.31(g/cm3)；品质因子(Q)分为4000；介电常数与电容-温度系数则分别为8.5以及-19ppm/℃；绝缘阻抗特性为5.3×1012Ω。
实验4-2：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.7时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.05,z＝0.02，混合1wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与银金属电极于915℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.26(g/cm3)；品质因子(Q)分为3846；介电常数与电容-温度系数则分别为7.9以及-15ppm/℃；绝缘阻抗特性为5.1×1012Ω。
实验4-3：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.7时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.1,z＝0.05，混合5wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与铜金属电极于970℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.41(g/cm3)；品质因子(Q)分为4167；介电常数与电容-温度系数则分别为9.6以及14ppm/℃；绝缘阻抗特性为6.7×1012Ω。
实验4-4：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.7时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.1,z＝0.05，混合5wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与银金属电极于910℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.31(g/cm3)；品质因子(Q)分为4000；介电常数与电容-温度系数则分别为9.4以及15ppm/℃；绝缘阻抗特性为6.2×1012Ω。
实验4-5：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.7时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.2,z＝0.1，混合10wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与铜金属电极于970℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.50(g/cm3)；品质因子(Q)分为3448；介电常数与电容-温度系数则分别为11.8以及45ppm/℃；绝缘阻抗特性为4.8×1012Ω。
实验4-6：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.7时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.2,z＝0.1，混合10wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与银金属电极于905℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.43(g/cm3)；品质因子(Q)分为3226；介电常数与电容-温度系数则分别为11.6以及39ppm/℃；绝缘阻抗特性为4.7×1012Ω。
实验4-7：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.7时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.3,z＝0.15，混合15wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与铜金属电极于970℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.52(g/cm3)；品质因子(Q)分为3125；介电常数与电容-温度系数则分别为11.9以及46ppm/℃；绝缘阻抗特性为4.6×1012Ω。
实验4-8：当(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4陶瓷材料在x等于0.7时，搭配不同添加比例1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，其中y＝0.3,z＝0.15，混合15wt％的Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，与银金属电极于900℃共烧试作，所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.46(g/cm3)；品质因子(Q)分为2941；介电常数与电容-温度系数则分别为11.8以及44ppm/℃；绝缘阻抗特性为4.3×1012Ω。
如表一所示，可发现随玻璃添加量增加，烧结体密度略为上升，烧结密度分布为3.17～3.52(g/cm3)；质量因子特性与高微波特性主材添加比例和烧结后致密度有关，质量因子分布为2914～6250；介电常数与电容-温度系数则分别落于:8.1～14.2以及-19～46ppm/℃。整体而言，经与银或铜金属共烧后，烧结后材料具有低介电常数特性，且有高质量因子、优越温度电容系数与绝缘阻抗特性(≧3.7×1012Ω)。
参阅表二，当90wt％比例0.7[0.5Mg2SiO4-0.5Ca2SiO4]-0.2CaTiO3-0.1CaZrO3陶瓷材料混合10wt％比例的不同配方Li2O-BaO-SrO-CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃材料于900℃的烧结特性结果。玻璃粉添加Li2O-BaO-SrO-CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃的成分为：Li2O，其重量百分比为玻璃总组成的a％，0％≤a％≤10％；BaO，其重量百分比为玻璃总组成的b％，1％≤b％≤15％；SrO，其重量百分比为玻璃总组成的c％，1％≤c％≤11％；CaO，其重量百分比为玻璃总组成的d％，5％≤d％≤23％；B2O3，其重量百分比为玻璃总组成的e％，5％≤e％≤30％；SiO2，其重量百分比为玻璃总组成的f％，20％≤f％≤50％，其中a％+b％+c％+d％+e％+f％+h％＝100％
实验5-1：当90wt％比例0.7[0.5Mg2SiO4-0.5Ca2SiO4]-0.2CaTiO3-0.1CaZrO3陶瓷材料混合10wt％Li2O-BaO-SrO-CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃材料于970℃与铜金属电极共烧试作。其中，玻璃粉添加Li2O-BaO-SrO-CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃的成分为：Li2O，其重量百分比为玻璃总组成的10％；BaO，其重量百分比为玻璃总组成的10％；SrO，其重量百分比为玻璃总组成的11％；CaO，其重量百分比为玻璃总组成的14％；B2O3，其重量百分比为玻璃总组成的5％；SiO2，其重量百分比为玻璃总组成的50％。所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.45(g/cm3)；品质因子(Q)分为3846；介电常数与电容-温度系数则分别为11.8以及45ppm/℃；绝缘阻抗特性为4.9×1012Ω。
实验5-2：当90wt％比例0.7[0.5Mg2SiO4-0.5Ca2SiO4]-0.2CaTiO3-0.1CaZrO3陶瓷材料混合10wt％Li2O-BaO-SrO-CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃材料于935℃与铜金属电极共烧试作。其中，玻璃粉添加Li2O-BaO-SrO-CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃的成分为：Li2O，其重量百分比为玻璃总组成的9％；BaO，其重量百分比为玻璃总组成的1％；SrO，其重量百分比为玻璃总组成的10％；CaO，其重量百分比为玻璃总组成的5％；B2O3，其重量百分比为玻璃总组成的29％；SiO2，其重量百分比为玻璃总组成的46％。所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.4(g/cm3)；品质因子(Q)分为3923；介电常数与电容-温度系数则分别为12.3以及40ppm/℃；绝缘阻抗特性为5.9×1012Ω。
实验5-3：当90wt％比例0.7[0.5Mg2SiO4-0.5Ca2SiO4]-0.2CaTiO3-0.1CaZrO3陶瓷材料混合10wt％Li2O-BaO-SrO-CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃材料于960℃与铜金属电极共烧试作。其中，玻璃粉添加Li2O-BaO-SrO-CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃的成分为：Li2O，其重量百分比为玻璃总组成的8％；BaO，其重量百分比为玻璃总组成的10％；SrO，其重量百分比为玻璃总组成的8％；CaO，其重量百分比为玻璃总组成的19％；B2O3，其重量百分比为玻璃总组成的20％；SiO2，其重量百分比为玻璃总组成的35％。所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.35(g/cm3)；品质因子(Q)分为4005；介电常数与电容-温度系数则分别为12.6以及35ppm/℃；绝缘阻抗特性为6.2×1012Ω。
实验5-4：当90wt％比例0.7[0.5Mg2SiO4-0.5Ca2SiO4]-0.2CaTiO3-0.1CaZrO3陶瓷材料混合10wt％Li2O-BaO-SrO-CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃材料于930℃与铜金属电极共烧试作。其中，玻璃粉添加Li2O-BaO-SrO-CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃的成分为：Li2O，其重量百分比为玻璃总组成的5％；BaO，其重量百分比为玻璃总组成的14％；SrO，其重量百分比为玻璃总组成的10％；CaO，其重量百分比为玻璃总组成的23％；B2O3，其重量百分比为玻璃总组成的28％；SiO2，其重量百分比为玻璃总组成的20％。所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.38(g/cm3)；品质因子(Q)分为4265；介电常数与电容-温度系数则分别为11.8以及37ppm/℃；绝缘阻抗特性为7.9×1012Ω。
实验5-5：当90wt％比例0.7[0.5Mg2SiO4-0.5Ca2SiO4]-0.2CaTiO3-0.1CaZrO3陶瓷材料混合10wt％Li2O-BaO-SrO-CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃材料于920℃与铜金属电极共烧试作。其中，玻璃粉添加Li2O-BaO-SrO-CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃的成分为：Li2O，其重量百分比为玻璃总组成的0％；BaO，其重量百分比为玻璃总组成的15％；SrO，其重量百分比为玻璃总组成的1％；CaO，其重量百分比为玻璃总组成的17％；B2O3，其重量百分比为玻璃总组成的30％；SiO2，其重量百分比为玻璃总组成的37％。所制得低温共烧微波介电陶瓷材料其烧结密度分布为3.33(g/cm3)；品质因子(Q)分为4201；介电常数与电容-温度系数则分别为12.5以及40ppm/℃；绝缘阻抗特性为3.9×1012Ω。
如表二所示，品质因子分布为3846～4065；介电常数与电容-温度系数则分别落于:11.8～12.5以及35～45ppm/oC。整体而言，铜金属共烧后，烧结后材料具有低介电常数特性，且有高质量因子、优越温度电容系数与绝缘阻抗特性(≧3.7×1012Ω)并加入。酒精与甲苯(1:1)及聚乙烯醇缩丁醛(polyvinyl butyral；PVB)制成陶瓷浆料具高稳定性，不会与乙醇和PVB反应，因此不会有凝胶作用发生，浆料黏度350～450cps；且烧结完成的陶瓷体耐电镀性佳，图3为微波介电材料在电镀后的表面形态，无表面腐蚀发生，可用于于积层电容组件制成加工的应用。
综上所述，本案不仅于技术思想上确属创新，并具备习用的传统结构所不及的功效，已充分符合新颖性及进步性的法定发明专利要件，爰依法提出申请，恳请贵局核准本件发明专利申请案，以励创作，至感德便。
表一、(100-m)wt％比例的1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3陶瓷材料混合(m)wt％比例的Li2O-BaO-SrO-CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃材料于900℃的烧结特性结果。(CS:Ca2SiO4，MS:Mg2SiO4，CT:CaTiO3，CZ:CaZrO3)
Figure BDA0001025780710000171
Figure BDA0001025780710000181
表二、90wt％比例0.7[0.5Mg2SiO4-0.5Ca2SiO4]-0.2CaTiO3-0.1CaZrO3陶瓷材料混合10wt％比例的不同配方Li2O-BaO-SrO-CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃材料的烧结特性结果。(CS:Ca2SiO4，MS:Mg2SiO4，CT:CaTiO3，CZ:CaZrO3)
Figure BDA0001025780710000182
【符号说明】
S01～S02 步骤流程
S11～S12 步骤流程

Claims (7)

1.一种低温共烧微波介电陶瓷材料，其包含：
(a) 85wt%至99wt%陶瓷材料，
化学组成式为1-y-z[(1-x)Mg2SiO4-xCa2SiO4]-yCaTiO3-zCaZrO3，
其中x，y，z为摩尔比例，0.2≤x≤0.7，0.05≤y≤0.2，0.05≤z≤0.4；及
(b) 1wt%至15wt%玻璃材料，为Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2所示的组成。
2.根据权利要求1所述的低温共烧微波介电陶瓷材料，其特征在于，所述玻璃材料为Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2所示的组成，其中氧化锂，其重量百分比占玻璃材料总组成的a％，5％≤a％≤10％；氧化钡，其重量百分比占玻璃材料总组成的b％，1％≤b％≤15％；氧化锶，其重量百分比占玻璃材料总组成的c％，1％≤c％≤11％；氧化钙，其重量百分比占玻璃材料总组成的d％，5％≤d％≤23％；三氧化二硼，其重量百分比占玻璃材料总组成的e％，5％≤e％≤30％；二氧化硅，其重量百分比占玻璃材料总组成的f％，20％≤f％≤50％，且a％+b％+c％+d％+e％+f％=100%。
3.根据权利要求1所述的低温共烧微波介电陶瓷材料，其特征在于，所述低温共烧微波介电陶瓷材料的介电常数范围介于8至15之间，烧结密度分布为3.17~3.52g/cm3，品质因子分布为2900~6500，绝缘阻抗特性为≥3.7×1012Ω。
4.一种如权利要求1所述的低温共烧微波介电陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(a) 将陶瓷材料与Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料于室温下湿式混合，其中陶瓷材料由共晶相组成物及添加剂组成，该共晶相组成物是硅酸镁粉体及硅酸钙粉体所组成，该添加剂是锆酸钙粉体及钛酸钙粉体所组成；及
(b) 将混合后材料于900-970℃进行低温烧结，烧结时间0.5-4小时。
5.一种如权利要求1所述的低温共烧微波介电陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(c) 将陶瓷材料与Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料于室温下湿式混合，其中陶瓷材料由共晶相组成物及添加剂组成，该共晶相组成物是硅酸镁粉体及硅酸钙粉体所组成，该添加剂是锆酸钙粉体及钛酸钙粉体所组成；及
(d) 将混合后材料与银金属或铜金属电极于900-970℃进行低温共烧，烧结时间0.5-4小时。
6.根据权利要求4或5所述的低温共烧微波介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述硅酸镁粉体是取氧化镁和二氧化硅，在900至1300℃下进行4-10小时的煅烧后再进行磨粉细化；硅酸钙粉体是取氧化钙和二氧化硅，在900至1200℃下进行4-10小时的煅烧后再进行磨粉细化；钛酸钙粉体是取氧化钙和二氧化钛，在900至1200℃下进行4-10小时的煅烧后再进行磨粉细化；锆酸钙粉体是取氧化钙和二氧化锆，在900至1200℃下进行4-10小时的煅烧后再进行磨粉细化。
7.根据权利要求4或5所述的低温共烧微波介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料由5-10wt%氧化锂、1-15wt%氧化钡、1-11wt%氧化锶、5-23wt%氧化钙、5-30wt%三氧化二硼及20-50wt%二氧化硅的粉末组成，于1000-1300℃下熔融2-10小时而形成Li2O-BaO-SrO-CaO-B2O3-SiO2玻璃材料，并进行磨粉细化。
CN201610460869.3A 2016-06-22 2016-06-22 低温共烧微波介电陶瓷材料及其制法 Active CN107522481B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610460869.3A CN107522481B (zh) 2016-06-22 2016-06-22 低温共烧微波介电陶瓷材料及其制法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610460869.3A CN107522481B (zh) 2016-06-22 2016-06-22 低温共烧微波介电陶瓷材料及其制法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107522481A CN107522481A (zh) 2017-12-29
CN107522481B true CN107522481B (zh) 2020-02-14

Family

ID=60735542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610460869.3A Active CN107522481B (zh) 2016-06-22 2016-06-22 低温共烧微波介电陶瓷材料及其制法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107522481B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110171962B (zh) * 2019-01-04 2021-09-28 南京汇聚新材料科技有限公司 一种低温共烧陶瓷微波与毫米波材料
CN109721340B (zh) * 2019-01-28 2021-04-23 深圳顺络电子股份有限公司 一种高强度低损耗ltcc材料及其制备方法
WO2020176584A1 (en) * 2019-02-27 2020-09-03 Ferro Corporation Ltcc dielectric compositions and devices having high q factors
CN109987930B (zh) * 2019-04-25 2021-12-24 北京元六鸿远电子科技股份有限公司 低温烧结微波介质材料
CN111054929B (zh) * 2019-12-03 2023-04-28 南京汇聚新材料科技有限公司 一种低温共烧陶瓷胶体及其制备方法与应用
CN111116197B (zh) * 2020-01-03 2022-05-27 山东国瓷功能材料股份有限公司 一种铌酸钡体系微波介质陶瓷材料及其制备方法与应用
CN111925197B (zh) * 2020-07-21 2023-01-03 深圳顺络电子股份有限公司 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN114685152B (zh) * 2020-12-28 2022-11-04 山东国瓷功能材料股份有限公司 一种毫米波天线模组用低温共烧陶瓷材料及其制备方法
CN112830775B (zh) * 2021-03-01 2023-06-23 南宁国人射频通信有限公司 一种低介电常数微波介质陶瓷及其制备方法
CN113149628B (zh) * 2021-04-22 2022-09-13 安徽沃信通信科技有限公司 一种可提高抗还原能力的微波陶瓷介质材料及其制备方法
CN113321496B (zh) * 2021-07-01 2023-07-25 宜宾红星电子有限公司 复合微波介质陶瓷材料及其制备方法
WO2023044837A1 (zh) * 2021-09-26 2023-03-30 中国科学院深圳先进技术研究院 无铅硼硅玻璃材料、制备方法及其用途
CN114716238A (zh) * 2022-02-28 2022-07-08 嘉兴佳利电子有限公司 一种硅酸盐系低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN115925401B (zh) * 2022-11-10 2023-07-25 华中科技大学 一种低介硅酸盐微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN115810438A (zh) * 2022-11-23 2023-03-17 中国电子科技集团公司第四十三研究所 一种用于低温共烧陶瓷的可化镀银浆料及其制备方法
CN115838283B (zh) * 2022-12-19 2023-12-15 华南理工大学 一种储能复合材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7417001B2 (en) * 2004-03-01 2008-08-26 Murata Manufacturing Co., Ltd Glass ceramic composition, glass-ceramic sintered body, and monolithic ceramic electronic component
CN101423392A (zh) * 2008-10-08 2009-05-06 东莞华科电子有限公司 低温共烧微波介电陶瓷材料及其制备方法
CN101429015A (zh) * 2008-12-18 2009-05-13 杭州电子科技大学 一种Mg2SiO4低介电常数微波介质陶瓷及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7417001B2 (en) * 2004-03-01 2008-08-26 Murata Manufacturing Co., Ltd Glass ceramic composition, glass-ceramic sintered body, and monolithic ceramic electronic component
CN101423392A (zh) * 2008-10-08 2009-05-06 东莞华科电子有限公司 低温共烧微波介电陶瓷材料及其制备方法
CN101429015A (zh) * 2008-12-18 2009-05-13 杭州电子科技大学 一种Mg2SiO4低介电常数微波介质陶瓷及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107522481A (zh) 2017-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107522481B (zh) 低温共烧微波介电陶瓷材料及其制法
TWI592384B (zh) Low temperature co-fired microwave dielectric ceramic material and its preparation method
CN101367651B (zh) 一种高频低温烧结陶瓷介质材料及所得电容器的制备方法
JP6458863B2 (ja) 低温焼結セラミック材料、セラミック焼結体およびセラミック電子部品
CN101671165A (zh) 一种低温烧结陶瓷介质材料及所得mlcc电容器的制备方法
US10562820B2 (en) Low-temperature co-fired microwave dielectric ceramic material, and preparation method and application thereof
CN110171963A (zh) 一种低温共烧陶瓷微波与毫米波介电粉末
JP2011225435A (ja) 誘電体磁器、誘電体磁器の製造方法及び誘電体磁器製造用粉末の製造方法
CN106699150A (zh) 一种低温烧结低介c0g微波介质材料及其制备方法
JP4535592B2 (ja) 積層体
US8575052B2 (en) Dielectric ceramic, method for producing dielectric ceramic, and electronic component
WO2023159896A1 (zh) 一种硅酸盐系低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法
JP3737773B2 (ja) 誘電体セラミック組成物
CN103664163A (zh) 一种高介晶界层陶瓷电容器介质及其制备方法
CN103508732B (zh) 一种低温度系数晶界层陶瓷电容器介质及其制备方法
CN103420670B (zh) 一种低温烧结微波陶瓷材料及其制备方法
CN109721348B (zh) 低介电常数介电瓷粉组合物制备方法及其制成的电容器
CN103524127B (zh) 一种高频晶界层陶瓷电容器介质及其制备方法
US8652982B2 (en) Ceramic sintered body and method for producing ceramic sintered body
TW201719696A (zh) 低溫共燒陶瓷微波介電陶瓷及其製造方法
JP5527053B2 (ja) 誘電体磁器、誘電体磁器の製造方法及び電子部品
CN106699178A (zh) 低温共烧陶瓷微波介电陶瓷
EP1509931A1 (en) Dielectric composition on the basis of barium titanate
CN114093668A (zh) 一种中介电常数低温共烧多层陶瓷电容器用介质陶瓷及制备方法
JP2012051750A (ja) 誘電体磁器組成物の製造方法および積層型セラミック電子部品

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant