CN110885235A - 一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料及其制备方法 - Google Patents

一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及陶瓷瓷芯材料加工技术领域，具体涉及一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料及其制备方法，其中，所述陶瓷瓷芯材料包括氧化铝80‑90份、二氧化硅1‑5份、二氧化钛3‑6份、氧化镍8‑10份、氧化钴6‑10份、三氧化二硼2‑4份、粘结剂12‑15份。本发明制得的陶瓷瓷芯材料具有低烧结温度，低介电常数和低介电损耗，适用于作为高频电感器的介质材料。

Description

一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷瓷芯材料加工技术领域，具体涉及一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料及其制备方法。
背景技术
现今的电子产品发展趋势，粗略可以归纳为“四化”，即小型化、移动化、数字化和高频化。而多年来，电感器的技术发展相对滞后，影响了电子产品的整体发展。
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，适用于表面安装(SMT)和自动装配等。许多电子产品都离不开多层片式电感器，如笔记本电脑、手机、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。制造片式电感主要包括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，则需要采用银钯电极。从目前工业化的现状来看，片式电感用的低烧介质材料主要有三类，一类是应用于300MHz以下频率的铁氧体介质材料；一类是应用于高频范围(500MHz-2GHz)内的低介电常数的陶瓷材料与铁氧体的复合材料；第三类是应用于高频范围内的低介电常数的陶瓷材料。随着微电子技术的不断发展，研发适合于高频片式电感器的介质材料的需求越来越迫切。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的第一目的在于提供一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料，具有低烧结温度，低介电常数和低介电损耗，适用于作为高频电感器的介质材料。。
本发明的第二目的在于提供一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料的制备方法。
本发明的第一目的通过下述技术方案实现：
一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料，其包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002289872460000021
进一步地，所述粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯树脂、环氧树脂中的至少一种。
本发明的第二目的通过下述技术方案实现：
一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料的制备方法，其包括如下制备步骤：
(1)将氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镍、氧化钴和三氧化二硼置于高温煅烧炉内进行煅烧，然后逐级降温至100-150℃，得到混合料；
(2)将步骤(1)降温后的混合料置于研磨机中进行湿法研磨，然后将研磨后的粉末烘干，得到混合粉末；
(3)将步骤(2)的混合粉末与粘结剂进行混合并搅拌均匀后造粒，然后烘干；
(4)采用干压成型法将步骤(3)造粒后的粉体压制成胚体，然后在700-850℃的条件下煅烧，并保温4-5h，制得陶瓷瓷芯材料。
进一步地，步骤(1)中，所述煅烧温度为1000-1200℃。
进一步地，在步骤(1)中，以10℃/min的降温速度进行逐级降温。
进一步地，在步骤(2)中，所述研磨后的粉末粒径为100-150nm。
进一步地，在步骤(2)中，所述烘干的温度为50-80℃，烘干时间为0.5-1h。
进一步地，在步骤(3)中，所述搅拌速度为300-400r/min，搅拌时长为0.5-1.5h。
进一步地，在步骤(4)中，干压成型的压力为80-100MPa。
本发明的有益效果在于：
本发明的陶瓷瓷芯材料通过采用氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镍、氧化钴和三氧化二硼进行复合，并严格控制各组分之间的配比，使制得的陶瓷瓷芯材料具有低烧结温度，低介电常数和低介电损耗，适用于作为高频电感器的介质材料。
本发明的制备方法通过将氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镍、氧化钴和三氧化二硼进行复合，并严格控制煅烧温度和研磨后粉体的粒径，使二氧化钛、二氧化硅和三氧化二硼形成烧结助剂，起到降低氧化铝陶瓷瓷芯材料的烧结温度、介电常数的作用，以及提高氧化铝陶瓷瓷芯材料相对密度的作用。而氧化钴和氧化镍的添加有利于进一步降低氧化铝陶瓷瓷芯材料的烧结温度。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料，其包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002289872460000041
进一步地，所述粘结剂为聚乙烯醇。
一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料的制备方法，其包括如下制备步骤：
(1)将氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镍、氧化钴和三氧化二硼置于高温煅烧炉内进行煅烧，然后逐级降温至130℃，得到混合料；
(2)将步骤(1)降温后的混合料置于研磨机中进行湿法研磨，然后将研磨后的粉末烘干，得到混合粉末；
(3)将步骤(2)的混合粉末与粘结剂进行混合并搅拌均匀后造粒，然后烘干；
(4)采用干压成型法将步骤(3)造粒后的粉体压制成胚体，然后在775℃的条件下煅烧，并保温4.5h，制得陶瓷瓷芯材料。
进一步地，步骤(1)中，所述煅烧温度为1100℃。
进一步地，在步骤(1)中，以10℃/min的降温速度进行逐级降温。
进一步地，在步骤(2)中，所述研磨后的粉末粒径为125nm。
进一步地，在步骤(2)中，所述烘干的温度为65℃，烘干时间为0.75h。
进一步地，在步骤(3)中，所述搅拌速度为350r/min，搅拌时长为1h。
进一步地，在步骤(4)中，干压成型的压力为90MPa。
实施例2
一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料，其包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002289872460000051
进一步地，所述粘结剂为聚乙烯树脂。
一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料的制备方法，其包括如下制备步骤：
(1)将氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镍、氧化钴和三氧化二硼置于高温煅烧炉内进行煅烧，然后逐级降温至100℃，得到混合料；
(2)将步骤(1)降温后的混合料置于研磨机中进行湿法研磨，然后将研磨后的粉末烘干，得到混合粉末；
(3)将步骤(2)的混合粉末与粘结剂进行混合并搅拌均匀后造粒，然后烘干；
(4)采用干压成型法将步骤(3)造粒后的粉体压制成胚体，然后在700℃的条件下煅烧，并保温4h，制得陶瓷瓷芯材料。
进一步地，步骤(1)中，所述煅烧温度为1000℃。
进一步地，在步骤(1)中，以10℃/min的降温速度进行逐级降温。
进一步地，在步骤(2)中，所述研磨后的粉末粒径为100nm。
进一步地，在步骤(2)中，所述烘干的温度为50℃，烘干时间为0.5h。
进一步地，在步骤(3)中，所述搅拌速度为300r/min，搅拌时长为0.5h。
进一步地，在步骤(4)中，干压成型的压力为80MPa。
实施例3
一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料，其包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002289872460000061
进一步地，所述粘结剂为环氧树脂。
一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料的制备方法，其包括如下制备步骤：
(1)将氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镍、氧化钴和三氧化二硼置于高温煅烧炉内进行煅烧，然后逐级降温至150℃，得到混合料；
(2)将步骤(1)降温后的混合料置于研磨机中进行湿法研磨，然后将研磨后的粉末烘干，得到混合粉末；
(3)将步骤(2)的混合粉末与粘结剂进行混合并搅拌均匀后造粒，然后烘干；
(4)采用干压成型法将步骤(3)造粒后的粉体压制成胚体，然后在850℃的条件下煅烧，并保温5h，制得陶瓷瓷芯材料。
进一步地，步骤(1)中，所述煅烧温度为1200℃。
进一步地，在步骤(1)中，以10℃/min的降温速度进行逐级降温。
进一步地，在步骤(2)中，所述研磨后的粉末粒径为150nm。
进一步地，在步骤(2)中，所述烘干的温度为80℃，烘干时间为1h。
进一步地，在步骤(3)中，所述搅拌速度为400r/min，搅拌时长为1.5h。
进一步地，在步骤(4)中，干压成型的压力为100MPa。
性能测试
对实施例1-3制得的陶瓷瓷芯材料的性能进行检测，检测结果如下表所示：
Figure BDA0002289872460000071
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料，其特征在于：包括如下重量份数的原料：
Figure FDA0002289872450000011
2.根据权利要求1所述的一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料，其特征在于：所述粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯树脂、环氧树脂中的至少一种。
3.一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：
(1)将氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镍、氧化钴和三氧化二硼置于高温煅烧炉内进行煅烧，然后逐级降温至100-150℃，得到混合料；
(2)将步骤(1)降温后的混合料置于研磨机中进行湿法研磨，然后将研磨后的粉末烘干，得到混合粉末；
(3)将步骤(2)的混合粉末与粘结剂进行混合并搅拌均匀后造粒，然后烘干；
(4)采用干压成型法将步骤(3)造粒后的粉体压制成胚体，然后在700-850℃的条件下煅烧，并保温4-5h，制得陶瓷瓷芯材料。
4.根据权利要求3所述的一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述煅烧温度为1000-1200℃。
5.根据权利要求3所述的一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，以10℃/min的降温速度进行逐级降温。
6.根据权利要求3所述的一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述研磨后的粉末粒径为100-150nm。
7.根据权利要求3所述的一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述烘干的温度为50-80℃，烘干时间为0.5-1h。
8.根据权利要求3所述的一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述搅拌速度为300-400r/min，搅拌时长为0.5-1.5h。
9.根据权利要求3所述的一种应用于高频电感骨架的陶瓷瓷芯材料的制备方法，其特征在于：在步骤(4)中，干压成型的压力为80-100MPa。
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