CN115925262A - 玻璃陶瓷及其制备方法与静电卡盘 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃陶瓷制造及静电卡盘技术领域，公开了一种玻璃陶瓷及其制备方法与静电卡盘。本发明提供的玻璃陶瓷，以所述玻璃陶瓷的总重为基准，以氧化物计，所述玻璃陶瓷的化学组成包括：二氧化硅23‑36wt％、氧化钙8‑18wt％、氧化锌5‑18wt％、氧化铝8‑16wt％、氧化硼0‑9wt％、第一助剂4‑15wt％和第二助剂12‑28wt％；其中，所述第一助剂选自氧化钡和/或氧化锶；所述第二助剂选自二氧化钛、二氧化锆和五氧化二磷中的至少一种；(氧化钙+第一助剂)：(二氧化硅+氧化硼)的重量比≥0.5。该玻璃陶瓷能够兼顾低烧结温度和电绝缘性能，与氧化铝基底的烧结亲和性好，能够很好满足电极层采用低熔点材料的静电卡盘对电介质层材料的性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃陶瓷制造及静电卡盘技术领域，具体涉及玻璃陶瓷及其制备方法与静电卡盘。
背景技术
半导体晶圆在加工过程中需要稳定夹持以确保加工精度，如PVD、CVD、干法蚀刻等工序，需要在真空环境下操作，静电卡盘可在真空环境中通过静电引力将半导体晶圆固定，作为替代真空卡盘和机械夹持的方法在半导体制造装置中广泛使用。
静电卡盘的结构主要包括三个部分，由下至上分别为基底层、电极层和电介质层。在使用时，通过对静电卡盘中的电极施加直流电压以产生静电引力，从而将工件吸附在卡盘表面，解吸附则通过断电或反转电极实现。由静电引力产生原理可知，静电卡盘的吸附力与直流电压大小、形成电介质层的材料的介电常数均呈正相关。对于电介质层而言，为获得足够大的吸附力而施加较大的直流电压时，其应该尽可能避免漏电流的产生，因此要求电介质层应具有较高的体电阻值、电击穿强度和较低的介电损耗。
以氧化铝等传统陶瓷作为形成电介质层的材料具有高体电阻、高耐压值、低介电损耗等特性，但由于其烧结温度较高，与之配合的电极层只能选用钨等高熔点金属材料，无法使用导热率和电导率更高的银、铜，不利于硅晶圆的加工控制。目前烧结温度较低的电介质层材料通常选用硼硅酸盐加氧化铅或氧化铋作为玻璃成分，含氧化铅的玻璃呈现出较低的软化温度和良好的流动性，但由于其含有的氧化铅具有较大毒性，对人体和环境危害较大而被限制使用，作为替代的氧化铋也有类似的被禁用的风险。另外，静电卡盘常以氧化铝材料(如95/96/99氧化铝)作为基底层，还要求电介质层在氧化铝基底上具备较好的烧结亲和性以实现牢固结合。
因此，开发可以兼顾低烧结温度、电绝缘性的电介质层材料，对于提高静电卡盘的使用性能具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的静电卡盘用电介质层材料存在烧结温度较高导致无法与低熔点电极层材料匹配使用的缺点，提供了玻璃陶瓷及其制备方法与静电卡盘。该玻璃陶瓷能够兼顾低烧结温度、电绝缘性以及与氧化铝(尤是99氧化铝)的烧结亲和性。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种玻璃陶瓷，以所述玻璃陶瓷的总重为基准，以氧化物计，所述玻璃陶瓷的化学组成包括：二氧化硅23-36wt％、氧化钙8-18wt％、氧化锌5-18wt％、氧化铝8-16wt％、氧化硼0-9wt％、第一助剂4-15wt％和第二助剂12-28wt％；
其中，所述第一助剂选自氧化钡和/或氧化锶；所述第二助剂选自二氧化钛、二氧化锆和五氧化二磷中的至少一种；
(氧化钙+第一助剂)：(二氧化硅+氧化硼)的重量比≥0.5。
本发明第二方面提供一种玻璃陶瓷的制备方法，包括：
(1)将原料粉体进行混合，并将得到的混合料依次进行熔制、冷却，得到中间产品；
(2)将所述中间产品进行破碎处理，并将得到的破碎粉体依次进行成型、烧结，得到玻璃陶瓷；
其中，以所述原料粉体的总重为基准，所述原料粉体包括以氧化物计的：二氧化硅23-36wt％、氧化钙8-18wt％、氧化锌5-18wt％、氧化铝8-16wt％、氧化硼0-9wt％、第一助剂4-15wt％和第二助剂12-28wt％；
其中，所述第一助剂选自氧化钡和/或氧化锶；所述第二助剂选自二氧化钛、二氧化锆和五氧化二磷中的至少一种；
(氧化钙+第一助剂)：(二氧化硅+氧化硼)的重量比≥0.5。
本发明第三方面提供一种由前述第二方面所述的制备方法制得的玻璃陶瓷。
本发明第四方面提供一种静电卡盘，所述静电卡盘包括：基底、电极层和电介质层；
其中，所述电介质层为前述第一方面或第三方面所述的玻璃陶瓷。
通过上述方案，本发明提供的玻璃陶瓷能够兼顾低烧结温度和电绝缘性能，而不含铅、铋元素。该玻璃陶瓷的玻璃化转变温度低，具有在800-950℃的较低温度下烧成的特性。该玻璃陶瓷在25℃、1000V条件下的体积电阻为1×1014-8×1015Ω/cm；在13.56MHz下的介电常数为8-11；在1MHz下的介电损耗为(0.4-1)×10-3；在25℃的硅油介质中的电击穿强度为30-49kV/mm，具有优异的电绝缘性能。该玻璃陶瓷与氧化铝的烧结亲和性好，在氧化铝基底表面有良好润湿性，不但适用于95/96氧化铝基底，对于玻璃相含量更少的99高纯氧化铝基底依然具有很好的适用性。基于上述特性，本发明提供的玻璃陶瓷能够很好满足电极层采用银、铜等低熔点材料的静电卡盘对电介质层材料的性能要求。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供一种玻璃陶瓷，以所述玻璃陶瓷的总重为基准，以氧化物计，所述玻璃陶瓷的化学组成包括：二氧化硅23-36wt％、氧化钙8-18wt％、氧化锌5-18wt％、氧化铝8-16wt％、氧化硼0-9wt％、第一助剂4-15wt％和第二助剂12-28wt％；
其中，所述第一助剂选自氧化钡和/或氧化锶；所述第二助剂选自二氧化钛、二氧化锆和五氧化二磷中的至少一种；
(氧化钙+第一助剂)：(二氧化硅+氧化硼)的重量比≥0.5。
根据本发明，在所述玻璃陶瓷的化学组成中，二氧化硅(SiO2)作为玻璃陶瓷网络形成体，其含量与玻璃熔体粘度呈正相关。以所述玻璃陶瓷的总重为基准，二氧化硅的含量为23-36wt％，优选为28-32wt％。
根据本发明，在所述玻璃陶瓷的化学组成中，氧化钙(CaO)与所述第一助剂(选自BaO和/或SrO)共同作用，能够降低玻璃熔体的高温粘度，提高玻璃陶瓷的烧结致密性，并使得玻璃陶瓷具备合适的电性能。以所述玻璃陶瓷的总重为基准，氧化钙的含量为8-18wt％，优选为13-16wt％；所述第一助剂的含量为4-15wt％，优选为4.7-8.1wt％。
根据本发明，优选地，所述第一助剂为氧化钡。
根据本发明，在所述玻璃陶瓷的化学组成中，氧化锌(ZnO)有助于提高玻璃陶瓷的烧结致密性和化学稳定性，并使得玻璃陶瓷具有合适的热膨胀系数。以所述玻璃陶瓷的总重为基准，氧化锌的含量为5-18wt％，优选为13-16wt％。
根据本发明，在所述玻璃陶瓷的化学组成中，氧化铝(Al2O3)能够提高玻璃陶瓷的化学稳定性，降低玻璃熔体的高温粘度。适量的Al2O3可降低玻璃陶瓷低温析晶倾向，调节结晶过程。以所述玻璃陶瓷的总重为基准，氧化铝的含量为8-16wt％，优选为13-15wt％。
根据本发明，在所述玻璃陶瓷的化学组成中，可选的氧化硼(B2O3)能够进一步与二氧化硅共同组成玻璃陶瓷网状结构。以所述玻璃陶瓷的总重为基准，氧化硼的含量为0-9wt％，优选为0-5wt％。
根据本发明，在所述玻璃陶瓷的化学组成中，所述第二助剂(TiO2、ZrO2和P2O5中的至少一种)有助于玻璃陶瓷在烧结过程中形成恰当的结晶，以及提高玻璃陶瓷的强度和耐腐蚀性。以所述玻璃陶瓷的总重为基准，所述第二助剂的含量为12-28wt％，优选为16-20wt％。
根据本发明，优选地，所述第二助剂为二氧化钛和二氧化锆。
根据本发明，优选地，以所述玻璃陶瓷的总重为基准，在所述玻璃陶瓷中，以氧化物计，(氧化钙+第一助剂)：(二氧化硅+氧化硼)的重量比≥0.5，并且(氧化钙+第一助剂)：(二氧化硅+氧化硼)的重量比≤0.9。
根据本发明，优选地，基于所述玻璃陶瓷的总重，以氧化物计，所述玻璃陶瓷的化学组成包括：二氧化硅28-32wt％、氧化钙13-16wt％、氧化锌13-16wt％、氧化铝13-15wt％、氧化硼0-5wt％、第一助剂4.7-8.1wt％和第二助剂16-20wt％。
根据本发明，所述玻璃陶瓷在含有上述化学组成的基础上，还含有数量可以忽略不计的对玻璃陶瓷的性能无影响的杂质元素。
对于本发明提供的所述玻璃陶瓷，尽管可以考虑其所含有的上述组分各自可能起到的作用，但本发明的发明人发现，当所述玻璃陶瓷含有以上特定的化学组成及含量并且满足特定的组分数量关系时，各组分能够相互配合，发挥协同增效作用，使得所述玻璃陶瓷能够兼具低烧结温度、优异的电绝缘性能以及较好的与氧化铝基底之间的烧结亲和性。当玻璃陶瓷的化学组成以及组分数量关系不满足上述特定范围时，无法获得具有本发明所述性能参数的玻璃陶瓷产品及上述综合性能效果。
根据本发明，所述玻璃陶瓷具有较低的烧结温度，能够在800-950℃烧成。对于电极层采用银、铜等低熔点材料制备的静电卡盘，本发明提供的玻璃陶瓷由于具有较低的烧结温度，能够作为采用银、铜等低熔点材料为电极层的静电卡盘的电介质层使用。
根据本发明，所述玻璃陶瓷具有较大的体积电阻。优选地，所述玻璃陶瓷在25℃、1000V条件下的体积电阻为1×1014-8×1015Ω/cm，进一步优选为4×1015-8×1015Ω/cm。
在本发明中，体积电阻采用高阻计测定。
根据本发明，所述玻璃陶瓷具有较高的电击穿强度。优选地，所述玻璃陶瓷在25℃的硅油介质中的电击穿强度为30-49kV/mm，进一步优选为40-49kV/mm。
在本发明中，电击穿强度按照GB/T1408.1-2016绝缘材料电气强度试验方法中规定的方法测定。
根据本发明，所述玻璃陶瓷具有较大的介电常数。优选地，所述玻璃陶瓷在13.56MHz下的介电常数为8-11，进一步优选为9.5-11。
在本发明中，介电常数采用阻抗分析仪测定。
根据本发明，所述玻璃陶瓷具有较低的介电损耗。优选地，所述玻璃陶瓷在1MHz下的介电损耗为(0.4-1)×10-3，优选为(0.4-0.8)×10-3。
在本发明中，介电损耗按照GB/T 5594.4-2015中规定的方法测定。
根据本发明，所述玻璃陶瓷与氧化铝基底之间的烧结亲和性好，在氧化铝基底表面有良好润湿性，进而与氧化铝基底结合紧密。所述氧化铝基底的材料包括但不限于95氧化铝、96氧化铝及99氧化铝。
根据本发明的一种特别优选的实施方式，基于所述玻璃陶瓷的总重，以氧化物计，所述玻璃陶瓷的化学组成包括：二氧化硅29-31wt％、氧化钙14-16wt％、氧化锌13-15wt％、氧化铝13-15wt％、氧化硼0-5wt％、第一助剂4.7-5wt％和第二助剂18-20wt％；其中，(氧化钙+第一助剂)：(二氧化硅+氧化硼)的重量比为(0.57-0.68)：1；所述第一助剂为氧化钡；所述第二助剂为二氧化锆和二氧化钛。采用上述特别优选的实施方式，可实现，所述玻璃陶瓷的烧结温度为850-870℃，在25℃、1000V条件下的体积电阻为5.9×1015-8×1015Ω/cm，在25℃的硅油介质中电击穿强度为43.6-49kV/mm，在13.56MHz下的介电常数为9.5-11，在1MHz下的介电损耗为0.4×10-3-0.8×10-3。
本发明提供的所述玻璃陶瓷具有上述特定的化学组成和综合性能指标，烧结温度低，电性能优异，作为静电卡盘的电介质层材料，能够与由较低熔点材料(例如具有高导热率和高电导率的银、铜)制备的电极层相匹配，进而提升静电卡盘的吸附力和散热能力，能够更好满足半导体硅晶圆的加工控制要求。
本发明第二方面提供一种玻璃陶瓷的制备方法，包括：
(1)将原料粉体进行混合，并将得到的混合料依次进行熔制、冷却，得到中间产品；
(2)将所述中间产品进行破碎处理，并将得到的破碎粉体依次进行成型、烧结，得到玻璃陶瓷；
其中，以所述原料粉体的总重为基准，所述原料粉体包括以氧化物计的：二氧化硅23-36wt％、氧化钙8-18wt％、氧化锌5-18wt％、氧化铝8-16wt％、氧化硼0-9wt％、第一助剂4-15wt％和第二助剂12-28wt％；
其中，所述第一助剂选自氧化钡和/或氧化锶；所述第二助剂选自二氧化钛、二氧化锆和五氧化二磷中的至少一种；
(氧化钙+第一助剂)：(二氧化硅+氧化硼)的重量比≥0.5。
根据本发明，所述原料粉体能够分别提供上述氧化物，可以采用玻璃或陶瓷领域中常规的原料种类，本发明对其没有特别的限定。例如，二氧化硅、氧化锌、氧化铝、二氧化钛、二氧化锆可以分别采用Si、Zn、Al、Ti和Zr的氧化物的形式投料；氧化钙、氧化钡和氧化锶可以分别采用Ca、Ba和Sr的碳酸盐的形式投料；氧化硼可以使用B的氧化物或无水硼酸的形式投料；五氧化二磷可以采用磷酸二氢铵或磷酸铝的形式投料。
根据本发明，优选地，以所述原料粉体的总重为基准，在所述原料粉体中，以氧化物计，(氧化钙+第一助剂)：(二氧化硅+氧化硼)的重量比≥0.5，并且(氧化钙+第一助剂)：(二氧化硅+氧化硼)的重量比≤0.9。
根据本发明，优选地，以所述玻璃陶瓷的总重为基准，所述原料粉体包括以氧化物计的：二氧化硅28-32wt％、氧化钙13-16wt％、氧化锌13-16wt％、氧化铝13-15wt％、氧化硼0-5wt％、第一助剂4.7-8.1wt％和第二助剂16-20wt％。
根据本发明的一种特别优选的实施方式，以所述玻璃陶瓷的总重为基准，所述原料粉体包括以氧化物计的：二氧化硅29-31wt％、氧化钙14-16wt％、氧化锌13-15wt％、氧化铝13-15wt％、氧化硼0-5wt％、第一助剂4.7-5wt％和第二助剂18-20wt％；其中，(氧化钙+第一助剂)：(二氧化硅+氧化硼)的重量比为(0.57-0.68)：1；所述第一助剂为氧化钡；所述第二助剂为二氧化钛和二氧化锆。采用该特别优选的实施方式能够使得所制得的玻璃陶瓷兼具低烧结温度、更好的电绝缘性能，并具有较好的与氧化铝基底之间的烧结亲和性。
根据本发明，优选地，所述原料粉体的平均粒径为1-20μm，进一步优选为5-10μm。在本发明中，所述平均粒径是指D50，可采用激光粒度仪测定。
根据本发明，对所述原料粉体进行混合的方式没有特别的限定，可以采用常规的混合方式，只要能够得到均匀的所述混合料即可，例如，可以采用研磨共混、机械搅拌等。
根据本发明，所述熔制以将所述混合料熔为液态为目的，可以在空气气氛或富氧气氛下进行。优选地，所述熔制的条件包括：温度为1400-1700℃，优选为1500-1600℃；时间为0.5-4h，优选为1-2h。
在本发明中，为获得更好的熔制效果，优选地，在所述熔制进行前，先将所述混合料在5-10℃/min的升温速率下升温至200-300℃保温60-120min，以充分除水，并继续在5-10℃/min的升温速率下升温至1000-1200℃保温10-60min，之后升至熔制所需温度进行所述熔制。
根据本发明，对所述冷却的限定范围较宽，只要能够实现将熔制产物进行急冷得到碎块状的所述中间产品即可，例如，可以采用空气冷却、水冷等。
根据本发明，所述中间产品为碎块状的玻璃。
根据本发明，对所述中间产品进行破碎处理的方式没有特别的限定，可以采用常规的破碎方式，包括但不限于研磨、机械破碎等。优选地，所述破碎处理使得到的所述破碎粉体的粒径满足：D50≤4μm，优选D50≤2μm；D95≤10μm，优选D95≤5μm。
根据本发明，对所述成型的限定范围较宽，可以采用常规的玻璃或陶瓷成型工艺，例如，可以将所述破碎粉体与粘结剂混合，之后施以干压成型或采用丝网印刷的方式成型，优选成型为静电卡盘用电介质层的外观形状。
在本发明中，对所述粘结剂的限定范围较宽，优选采用蓖麻油、邻苯二甲酸二丁酯、3-5wt％的聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)的乙醇溶液和3-8wt％的乙基纤维素的松油醇溶液中的至少一种。
根据本发明，所述烧结可以在多种烧结气氛下进行，例如，真空气氛、空气气氛或惰性气氛，优选为空气气氛。
根据本发明，所述烧结可以在常规的烧结设备中进行，本发明对此没有特别的限定。
根据本发明，可以采用多个温度段进行所述烧结，优选地，所述烧结包括第一烧结和第二烧结；其中，
所述第一烧结的条件包括：温度为650-750℃，优选为680-720℃；时间为0.5-2h，优选为0.5-1h；
所述第二烧结的条件包括：温度为800-950℃，优选为850-900℃；时间为0.5-2h，优选为0.5-1h。
优选地，所述第一烧结的温度相较于第二烧结的温度低100-200℃。
根据本发明，优选地，在所述烧结进行前，先将烧结对象在1-2℃/min的升温速率下升温至450-550℃保温120-240min进行排胶，之后升至烧结所需温度进行所述烧结。
本发明第三方面提供一种由前述第二方面所述的制备方法制得的玻璃陶瓷。由所述方法制得的玻璃陶瓷的组成及性能指标均同本发明第一方面中所述的玻璃陶瓷，在此不再赘述。
本发明第四方面提供一种静电卡盘，所述静电卡盘包括：基底、电极层和电介质层；
其中，所述电介质层为前述第一方面或第三方面所述的玻璃陶瓷。
本发明提供的静电卡盘在满足正常工作所需性能外，还具备对电极材料的兼容性好、烧结温度较低、制备工艺能耗低和制备材料绿色无毒的优势。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例和对比例中，
所制备的玻璃陶瓷中各化学组分的含量通过原料的投料量计算得到。
在没有特别说明的情况下，所用材料均采用普通市售产品。
实施例1
原料：以原料粉体的总重为基准，按照以氧化物计的二氧化硅29.35wt％、氧化钙14.99wt％、氧化锌13.63wt％、氧化铝13.63wt％、氧化硼4.81wt％、第一助剂4.72wt％和第二助剂18.87wt％(其中，第一助剂为氧化钡，第二助剂为二氧化钛10.48wt％+二氧化锆8.39wt％)的化学组成配比分别称取二氧化硅、碳酸钙、氧化锌、氧化铝、无水硼酸、碳酸钡、二氧化钛和二氧化锆作为原料粉体(平均粒径为5-10μm)。
(1-1)将上述原料粉体加入球磨罐中，并按照原料粉体：磨球的重量比为1：1.5加入玛瑙磨球，之后置于磨机中研磨共混4h，得到混合料；
(1-2)将上述混合料置于99氧化铝坩埚中，用玻璃棒反复插入混合料中制造孔隙，以作为热量及气体交换通道；之后将坩埚置于马弗炉中，以10℃/min的升温速率升至240℃保温60min，随后继续以10℃/min的升温速率升至1200℃保温10min，之后采用5℃/min的升温速率升至1600℃保温1h进行熔制；熔制结束后将坩埚取出，将其中的玻璃液倒入去离子水中进行冷却，得到碎块状的中间产品；
(2-1)将上述中间产品进行湿磨(采用水作为介质，中间产品：氧化锆磨球的重量比为1：2)24h，出料后干燥得到破碎粉体(记为M1，其D50为2μm，D95为5μm)；在上述破碎粉体中加入占其重量1％的PVB的乙醇溶液(PVB浓度为5wt％)，之后进行干压制成圆片；
(2-2)将上述圆片置于马弗炉中，在空气气氛中，在2℃/min的升温速率下升温至550℃保温240min进行排胶，随后继续以5℃/min的升温速率升至694℃保温1h进行第一烧结，之后采用10℃/min的升温速率升至850℃保温1h进行第二烧结，得到玻璃陶瓷(记为P1)。
此外，将上述破碎粉体M1与印刷胶(92wt％乙基纤维素的松油醇溶液(乙基纤维素浓度为5wt％)+3wt％蓖麻油+5wt％邻苯二甲酸二丁酯)按重量比4：1配制成膏剂，并均匀涂覆在99氧化铝陶瓷片上，之后采用与上述圆片相同的烧结条件进行烧结，得到烧结亲和性测试样(记为T1)。
P1的化学组分(以氧化物计)详见表1。
实施例2
原料：以原料粉体的总重为基准，按照以氧化物计的二氧化硅30.83wt％、氧化钙15.75wt％、氧化锌14.32wt％、氧化铝14.32wt％、第一助剂4.96wt％和第二助剂19.82wt％(其中，第一助剂为氧化钡，第二助剂为二氧化钛11.01wt％+二氧化锆8.81wt％)的化学组成配比分别称二氧化硅、碳酸钙、氧化锌、氧化铝、碳酸钡、二氧化钛、二氧化锆作为原料粉体(平均粒径为5-10μm)。
(1-1)将上述原料粉体加入球磨罐中，并按照原料粉体：磨球的重量比为1：1.5加入玛瑙磨球，之后置于磨机中研磨共混4h，得到混合料；
(1-2)将上述混合料置于99氧化铝坩埚中，用玻璃棒反复插入混合料中制造孔隙，以作为热量及气体交换通道；之后将坩埚置于马弗炉中，以10℃/min的升温速率升至240℃保温60min，随后继续以10℃/min的升温速率升至1200℃保温10min，之后采用5℃/min的升温速率升至1550℃保温1.5h进行熔制；熔制结束后将坩埚取出，将其中的玻璃液倒入去离子水中进行冷却，得到碎块状的中间产品；
(2-1)将上述中间产品进行湿磨(采用水作为介质，中间产品：氧化锆磨球的重量比为1：2)24h，出料后干燥得到破碎粉体(记为M2，其D50为1.6μm，D95为4.8μm)；在上述破碎粉体中加入占其重量1％的PVB的乙醇溶液(PVB浓度为5wt％)，之后进行干压制成圆片；
(2-2)将上述圆片置于马弗炉中，在空气气氛中，在2℃/min的升温速率下升温至550℃保温240min进行排胶，随后继续以5℃/min的升温速率升至710℃保温40min进行第一烧结，之后采用10℃/min的升温速率升至870℃保温1h进行第二烧结，得到玻璃陶瓷(记为P2)。
此外，将上述破碎粉体M2与印刷胶(92wt％乙基纤维素的松油醇溶液(乙基纤维素浓度为5wt％)+3wt％蓖麻油+5wt％邻苯二甲酸二丁酯)按重量比4：1配制成膏剂，并均匀涂覆在99氧化铝陶瓷片上，之后采用与上述圆片相同的烧结条件进行烧结，得到烧结亲和性测试样(记为T2)。
P2的化学组分(以氧化物计)详见表1。
实施例3
原料：以原料粉体的总重为基准，按照以氧化物计的二氧化硅28.30wt％、氧化钙13.80wt％、氧化锌15.26wt％、氧化铝14.60wt％、氧化硼3.55wt％、第一助剂8.05wt％和第二助剂16.44wt％(其中，第一助剂为氧化钡，第二助剂为二氧化钛12.84wt％+二氧化锆3.60wt％)的化学组成配比分别称二氧化硅、碳酸钙、氧化锌、氧化铝、无水硼酸、碳酸钡、二氧化钛、二氧化锆作为原料粉体(平均粒径为5-10μm)。
(1-1)将上述原料粉体加入球磨罐中，并按照原料粉体：磨球的重量比为1：1.5加入玛瑙磨球，之后置于磨机中研磨共混4h，得到混合料；
(1-2)将上述混合料置于99氧化铝坩埚中，用玻璃棒反复插入混合料中制造孔隙，以作为热量及气体交换通道；之后将坩埚置于马弗炉中，以10℃/min的升温速率升至240℃保温60min，随后继续以10℃/min的升温速率升至1200℃保温10min，之后采用5℃/min的升温速率升至1500℃保温2h进行熔制；熔制结束后将坩埚取出，将其中的玻璃液倒入去离子水中进行冷却，得到碎块状的中间产品；
(2-1)将上述中间产品进行湿磨(采用水作为介质，中间产品：氧化锆磨球的重量比为1：2)24h，出料后干燥得到破碎粉体(记为M3，其D50为1.9μm，D95为4.6μm)；在上述破碎粉体中加入占其重量1％的PVB的乙醇溶液(PVB浓度为5wt％)，之后进行干压制成圆片；
(2-2)将上述圆片置于马弗炉中，在空气气氛中，在2℃/min的升温速率下升温至550℃保温240min进行排胶，随后继续以5℃/min的升温速率升至680℃保温1h进行第一烧结，之后采用10℃/min的升温速率升至880℃保温0.5h进行第二烧结，得到玻璃陶瓷(记为P3)。
此外，将上述破碎粉体M3与印刷胶(92wt％乙基纤维素的松油醇溶液(乙基纤维素浓度为5wt％)+3wt％蓖麻油+5wt％邻苯二甲酸二丁酯)按重量比4：1配制成膏剂，并均匀涂覆在99氧化铝陶瓷片上，之后采用与上述圆片相同的烧结条件进行烧结，得到烧结亲和性测试样(记为T3)。
P3的化学组分(以氧化物计)详见表1。
实施例4
原料：以原料粉体的总重为基准，按照以氧化物计的二氧化硅35.70wt％、氧化钙17.60wt％、氧化锌10.20wt％、氧化铝8.00wt％、氧化硼8.30wt％、第一助剂4.40wt％和第二助剂15.80wt％(其中，第一助剂为氧化钡，第二助剂为二氧化钛7.80wt％+二氧化锆8.00wt％)的化学组成配比分别称二氧化硅、碳酸钙、氧化锌、氧化铝、无水硼酸、碳酸钡、二氧化钛、二氧化锆作为原料粉体(平均粒径为1-20μm)。
(1-1)将上述原料粉体加入球磨罐中，并按照原料粉体：磨球的重量比为1：1.5加入玛瑙磨球，之后置于磨机中研磨共混4h，得到混合料；
(1-2)将上述混合料置于99氧化铝坩埚中，用玻璃棒反复插入混合料中制造孔隙，以作为热量及气体交换通道；之后将坩埚置于马弗炉中，以10℃/min的升温速率升至250℃保温60min，随后继续以10℃/min的升温速率升至1200℃保温20min，之后采用5℃/min的升温速率升至1400℃保温4h进行熔制；熔制结束后将坩埚取出，将其中的玻璃液倒入去离子水中进行冷却，得到碎块状的中间产品；
(2-1)将上述中间产品进行湿磨(采用水作为介质，中间产品：氧化锆磨球的重量比为1：2)24h，出料后干燥得到破碎粉体(记为M4，其D50为1.9μm，D95为4.8μm)；在上述破碎粉体中加入占其重量1％的PVB的乙醇溶液(PVB浓度为5wt％)，之后进行干压制成圆片；
(2-2)将上述圆片置于马弗炉中，在空气气氛中，在2℃/min的升温速率下升温至550℃保温240min进行排胶，随后继续以5℃/min的升温速率升至650℃保温1.5h进行第一烧结，之后采用10℃/min的升温速率升至800℃保温2h进行第二烧结，得到玻璃陶瓷(记为P4)。
此外，将上述破碎粉体M4与印刷胶(92wt％乙基纤维素的松油醇溶液(乙基纤维素浓度为5wt％)+3wt％蓖麻油+5wt％邻苯二甲酸二丁酯)按重量比4：1配制成膏剂，并均匀涂覆在99氧化铝陶瓷片上，之后采用与上述圆片相同的烧结条件进行烧结，得到烧结亲和性测试样(记为T4)。
P4的化学组分(以氧化物计)详见表1。
实施例5
原料：以原料粉体的总重为基准，按照以氧化物计的二氧化硅33.8wt％、氧化钙10.20wt％、氧化锌5.43wt％、氧化铝9.20wt％、氧化硼5.70wt％、第一助剂14.29wt％和第二助剂21.38wt％(其中，第一助剂为氧化钡6.81wt％+氧化锶7.48wt％，第二助剂为二氧化钛10.52wt％+二氧化锆5.62wt％+五氧化二磷5.24wt％)的化学组成配比分别称二氧化硅、碳酸钙、氧化锌、氧化铝、无水硼酸、碳酸钡、碳酸锶、二氧化钛、二氧化锆、磷酸二氢铵作为原料粉体(平均粒径为1-20μm)。
(1-1)将上述原料粉体加入球磨罐中，并按照原料粉体：磨球的重量比为1：1.5加入玛瑙磨球，之后置于磨机中研磨共混4h，得到混合料；
(1-2)将上述混合料置于99氧化铝坩埚中，用玻璃棒反复插入混合料中制造孔隙，以作为热量及气体交换通道；之后将坩埚置于马弗炉中，以10℃/min的升温速率升至250℃保温60min，随后继续以10℃/min的升温速率升至1200℃保温20min，之后采用5℃/min的升温速率升至1650℃保温0.5h进行熔制；熔制结束后将坩埚取出，将其中的玻璃液倒入去离子水中进行冷却，得到碎块状的中间产品；
(2-1)将上述中间产品进行湿磨(采用水作为介质，中间产品：氧化锆磨球的重量比为1：2)24h，出料后干燥得到破碎粉体(记为M5，其D50为2μm，D95为4.9μm)；在上述破碎粉体中加入占其重量1％的PVB的乙醇溶液(PVB浓度为5wt％)，之后进行干压制成圆片；
(2-2)将上述圆片置于马弗炉中，在空气气氛中，在2℃/min的升温速率下升温至550℃保温240min进行排胶，随后继续以5℃/min的升温速率升至725℃保温0.5h进行第一烧结，之后采用10℃/min的升温速率升至920℃保温0.5h进行第二烧结，得到玻璃陶瓷(记为P5)。
此外，将上述破碎粉体M5与印刷胶(92wt％乙基纤维素的松油醇溶液(乙基纤维素浓度为5wt％)+3wt％蓖麻油+5wt％邻苯二甲酸二丁酯)按重量比4：1配制成膏剂，并均匀涂覆在99氧化铝陶瓷片上，之后采用与上述圆片相同的烧结条件进行烧结，得到烧结亲和性测试样(记为T5)。
P5的化学组分(以氧化物计)详见表1。
实施例6
原料：以原料粉体的总重为基准，按照以氧化物计的二氧化硅23.00wt％、氧化钙8.94wt％、氧化锌17.60wt％、氧化铝8.20wt％、氧化硼2.60wt％、第一助剂12.31wt％和第二助剂27.35wt％(其中，第一助剂为氧化钡1.88wt％+氧化锶10.43wt％，第二助剂为二氧化钛10.28wt％+二氧化锆6.63wt％+五氧化二磷10.44wt％)的化学组成配比分别称二氧化硅、碳酸钙、氧化锌、氧化铝、无水硼酸、碳酸钡、碳酸锶、二氧化钛、二氧化锆、磷酸铝作为原料粉体(平均粒径为1-20μm)。
(1-1)将上述原料粉体加入球磨罐中，并按照原料粉体：磨球的重量比为1：1.5加入玛瑙磨球，之后置于磨机中研磨共混4h，得到混合料；
(1-2)将上述混合料置于99氧化铝坩埚中，用玻璃棒反复插入混合料中制造孔隙，以作为热量及气体交换通道；之后将坩埚置于马弗炉中，以10℃/min的升温速率升至250℃保温60min，随后继续以10℃/min的升温速率升至1200℃保温30min，之后采用5℃/min的升温速率升至1700℃保温0.5h进行熔制；熔制结束后将坩埚取出，将其中的玻璃液倒入去离子水中进行冷却，得到碎块状的中间产品；
(2-1)将上述中间产品进行湿磨(采用水作为介质，中间产品：氧化锆磨球的重量比为1：2)24h，出料后干燥得到破碎粉体(记为M6，其D50为1.3μm，D95为4.4μm)；在上述破碎粉体中加入占其重量1％的PVB的乙醇溶液(PVB浓度为5wt％)，之后进行干压制成圆片；
(2-2)将上述圆片置于马弗炉中，在空气气氛中，在2℃/min的升温速率下升温至550℃保温240min进行排胶，随后继续以5℃/min的升温速率升至674℃保温0.5h进行第一烧结，之后采用10℃/min的升温速率升至810℃保温2h进行第二烧结，得到玻璃陶瓷(记为P6)。
此外，将上述破碎粉体M6与印刷胶(92wt％乙基纤维素的松油醇溶液(乙基纤维素浓度为5wt％)+3wt％蓖麻油+5wt％邻苯二甲酸二丁酯)按重量比4：1配制成膏剂，并均匀涂覆在99氧化铝陶瓷片上，之后采用与上述圆片相同的烧结条件进行烧结，得到烧结亲和性测试样(记为T6)。
P6的化学组分(以氧化物计)详见表1。
实施例7
按照实施例1的方法和参数，区别在于，以原料粉体的总重为基准，按照以氧化物计的二氧化硅24.07wt％、氧化钙14.99wt％、氧化锌13.63wt％、氧化铝13.63wt％、氧化硼4.81wt％、第一助剂10.00wt％和第二助剂18.87wt％(其中，第一助剂为氧化钡，第二助剂为二氧化钛10.48wt％+二氧化锆8.39wt％)的化学组成配比分别称二氧化硅、碳酸钙、氧化锌、氧化铝、无水硼酸、碳酸钡、二氧化钛和二氧化锆作为原料粉体(平均粒径为5-10μm)。其他条件均同实施例1。结果在步骤(2-1)中得到破碎粉体(记为M7，其D50为2μm，D95为5μm)，并在破碎粉体中加入占其重量1％的PVB的乙醇溶液(PVB浓度为5wt％)，之后进行干压制成圆片；在步骤(2-2)最终制得玻璃陶瓷(记为P7)。
此外，将上述破碎粉体M7与印刷胶(92wt％乙基纤维素的松油醇溶液(乙基纤维素浓度为5wt％)+3wt％蓖麻油+5wt％邻苯二甲酸二丁酯)按重量比4：1配制成膏剂，并均匀涂覆在99氧化铝陶瓷片上，之后采用与上述圆片相同的烧结条件进行烧结，得到烧结亲和性测试样(记为T7)。
P7的化学组分(以氧化物计)详见表1。
实施例8
按照实施例1的方法和参数，区别在于，以原料粉体的总重为基准，按照以氧化物计的二氧化硅33.22wt％、氧化钙14.99wt％、氧化锌13.63wt％、氧化铝13.63wt％、氧化硼4.81wt％、第一助剂4.72wt％和第二助剂15.00wt％(其中，第一助剂为氧化钡，第二助剂为二氧化钛8.48wt％+二氧化锆6.52wt％)的化学组成配比分别称二氧化硅、碳酸钙、氧化锌、氧化铝、无水硼酸、碳酸钡、二氧化钛、二氧化锆作为原料粉体(平均粒径为5-10μm)。其他条件均同实施例1。结果在步骤(2-1)中得到破碎粉体(记为M8，其D50为2μm，D95为5μm)，并在破碎粉体中加入占其重量1％的PVB的乙醇溶液(PVB浓度为5wt％)，之后进行干压制成圆片；在步骤(2-2)最终制得玻璃陶瓷(记为P8)。
此外，将上述破碎粉体M8与印刷胶(92wt％乙基纤维素的松油醇溶液(乙基纤维素浓度为5wt％)+3wt％蓖麻油+5wt％邻苯二甲酸二丁酯)按重量比4：1配制成膏剂，并均匀涂覆在99氧化铝陶瓷片上，之后采用与上述圆片相同的烧结条件进行烧结，得到烧结亲和性测试样(记为T8)。
P7的化学组分(以氧化物计)详见表1。
对比例1
按照实施例1的方法和参数，区别在于，以原料粉体的总重为基准，按照以氧化物计的二氧化硅45.60wt％、氧化钙6.89wt％、氧化锌8.42wt％、氧化铝10.09wt％、氧化硼1.00wt％、第一助剂16.41wt％和第二助剂11.59wt％(其中，第一助剂为氧化钡，第二助剂为二氧化钛6.01wt％+二氧化锆5.58wt％)的化学组成配比分别称二氧化硅、碳酸钙、氧化锌、氧化铝、无水硼酸、碳酸钡、二氧化钛、二氧化锆作为原料粉体(平均粒径为5-10μm)。其他条件均同实施例1。结果在步骤(2-1)中得到破碎粉体(记为DM1，其D50为2μm，D95为5μm)，并在破碎粉体中加入占其重量1％的PVB的乙醇溶液(PVB浓度为5wt％)，之后进行干压制成圆片；在步骤(2-2)最终制得玻璃陶瓷(记为DP1)。
此外，将上述破碎粉体DM1与印刷胶(92wt％乙基纤维素的松油醇溶液(乙基纤维素浓度为5wt％)+3wt％蓖麻油+5wt％邻苯二甲酸二丁酯)按重量比4：1配制成膏剂，并均匀涂覆在99氧化铝陶瓷片上，之后采用与上述圆片相同的烧结条件进行烧结，得到烧结亲和性测试样(记为DT1)。
DP1的化学组分(以氧化物计)详见表1。
对比例2
按照实施例1的方法和参数，区别在于，以原料粉体的总重为基准，按照以氧化物计的二氧化硅35.03wt％、氧化钙10.40wt％、氧化锌13.31wt％、氧化铝13.31wt％、氧化硼5.90wt％、第一助剂4.70wt％和第二助剂17.35wt％(其中，第一助剂为氧化钡，第二助剂为二氧化钛10.60wt％+二氧化锆6.75wt％)的化学组成配比分别称二氧化硅、碳酸钙、氧化锌、氧化铝、无水硼酸、碳酸钡、二氧化钛、二氧化锆作为原料粉体(平均粒径为5-10μm)。其他条件均同实施例1。结果在步骤(2-1)中得到破碎粉体(记为DM2，其D50为2μm，D95为5μm)，并在破碎粉体中加入占其重量1％的PVB的乙醇溶液(PVB浓度为5wt％)，之后进行干压制成圆片；在步骤(2-2)最终制得玻璃陶瓷(记为DP2)。
此外，将上述破碎粉体DM2与印刷胶(92wt％乙基纤维素的松油醇溶液(乙基纤维素浓度为5wt％)+3wt％蓖麻油+5wt％邻苯二甲酸二丁酯)按重量比4：1配制成膏剂，并均匀涂覆在99氧化铝陶瓷片上，之后采用与上述圆片相同的烧结条件进行烧结，得到烧结亲和性测试样(记为DT2)。
DP2的化学组分(以氧化物计)详见表1。
测试例
1、电性能测试
对上述实施例1-8和对比例1-2制得的玻璃陶瓷P1-P8和DP1-DP2分别进行体积电阻测试(25℃、1000V条件下)、电击穿强度测试(在25℃的硅油介质条件下)、介电常数测试(13.56MHz条件下)和介电损耗测试(1MHz条件下)，结果详见表1。
2、与氧化铝烧结亲和性测试
对上述实施例1-8和对比例1-2制得的烧结亲和性测试样T1-T8和DT1-DT2进行切割，得到平整横截面，将金属刮刀分别立于上述各横截面中的玻璃陶瓷涂层与氧化铝基体的结合处，施加压力并将压力持续增加至200N，重复上述施加及增加压力的过程10次，无剥离记为○，剥离记为×，结果详见表1。
表1中为各物质基于玻璃陶瓷的总重的重量百分数。
表1
续表1
由表1可以看出，本发明的实施例1-8提供的玻璃陶瓷产品P1-P8表现出优异的电绝缘性，同时具有较高的体积电阻、电击穿强度、介电常数以及较低的介电损耗，并且烧结温度较低(800-950℃)，具备在氧化铝(尤其是99氧化铝)基底上的良好烧结亲和性，与低熔点、高性能的电极层材料能够很好匹配，能够很好满足电极层采用银、铜等低熔点材料的静电卡盘对电介质层材料的性能要求，进而提升静电卡盘的吸附力，其中，实施例1-3表现出显著的综合性能优势。特别地，对比例1制得的玻璃陶瓷产品DP1中所含组分的比例不满足本发明的限定条件，性能显著差于P1-P8；对比例2制得的玻璃陶瓷产品DP2中(氧化钙+第一助剂)：(二氧化硅+氧化硼)的重量比＜0.5，效果较差。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种玻璃陶瓷，其特征在于，以所述玻璃陶瓷的总重为基准，以氧化物计，所述玻璃陶瓷的化学组成包括：二氧化硅23-36wt％、氧化钙8-18wt％、氧化锌5-18wt％、氧化铝8-16wt％、氧化硼0-9wt％、第一助剂4-15wt％和第二助剂12-28wt％；
其中，所述第一助剂选自氧化钡和/或氧化锶；所述第二助剂选自二氧化钛、二氧化锆和五氧化二磷中的至少一种；
(氧化钙+第一助剂)：(二氧化硅+氧化硼)的重量比≥0.5。
2.根据权利要求1所述的玻璃陶瓷，其中，基于所述玻璃陶瓷的总重，以氧化物计，所述玻璃陶瓷的化学组成包括：二氧化硅28-32wt％、氧化钙13-16wt％、氧化锌13-16wt％、氧化铝13-15wt％、氧化硼0-5wt％、第一助剂4.7-8.1wt％和第二助剂16-20wt％。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃陶瓷，其中，所述玻璃陶瓷在25℃、1000V条件下的体积电阻为1×1014-8×1015Ω/cm，优选为4×1015-8×1015Ω/cm。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的玻璃陶瓷，其中，所述玻璃陶瓷在25℃的硅油介质中的电击穿强度为30-49kV/mm，优选为40-49kV/mm。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的玻璃陶瓷，其中，所述玻璃陶瓷在13.56MHz下的介电常数为8-11，优选为9.5-11。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的玻璃陶瓷，其中，所述玻璃陶瓷在1MHz下的介电损耗为(0.4-1)×10-3，优选为(0.4-0.8)×10-3。
7.一种玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将原料粉体进行混合，并将得到的混合料依次进行熔制、冷却，得到中间产品；
(2)将所述中间产品进行破碎处理，并将得到的破碎粉体依次进行成型、烧结，得到玻璃陶瓷；
其中，以所述原料粉体的总重为基准，所述原料粉体包括以氧化物计的：二氧化硅23-36wt％、氧化钙8-18wt％、氧化锌5-18wt％、氧化铝8-16wt％、氧化硼0-9wt％、第一助剂4-15wt％和第二助剂12-28wt％；
其中，所述第一助剂选自氧化钡和/或氧化锶；所述第二助剂选自二氧化钛、二氧化锆和五氧化二磷中的至少一种；
(氧化钙+第一助剂)：(二氧化硅+氧化硼)的重量比≥0.5。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，以所述玻璃陶瓷的总重为基准，所述原料粉体包括以氧化物计的：二氧化硅28-32wt％、氧化钙13-16wt％、氧化锌13-16wt％、氧化铝13-15wt％、氧化硼0-5wt％、第一助剂4.7-8.1wt％和第二助剂16-20wt％。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述原料粉体的平均粒径为1-20μm，优选为5-10μm。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的方法，其中，所述熔制的条件包括：温度为1400-1700℃，优选为1500-1600℃；时间为0.5-4h，优选为1-2h。
11.根据权利要求7-10中任意一项所述的方法，其中，所述破碎粉体的D50≤4μm，优选D50≤2μm；D95≤10μm，优选D95≤5μm。
12.根据权利要求7-11中任意一项所述的方法，其中，所述烧结包括第一烧结和第二烧结；
优选地，所述第一烧结的条件包括：温度为650-750℃，优选为680-720℃；时间为0.5-2h，优选为0.5-1h；
优选地，所述第二烧结的条件包括：温度为800-950℃，优选为850-900℃；时间为0.5-2h，优选为0.5-1h。
13.一种由权利要求7-12中任意一项所述的方法制得的玻璃陶瓷。
14.一种静电卡盘，其特征在于，所述静电卡盘包括：基底、电极层和电介质层；
其中，所述电介质层为权利要求1-6和13中任意一项所述的玻璃陶瓷。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61219741A (ja) * | 1985-03-26 | 1986-09-30 | Toshiba Corp | 酸化物誘電体材料 |
| CN1510703A (zh) * | 2002-12-24 | 2004-07-07 | ���ǵ�����ʽ���� | 可低温烧结的电介质陶瓷组合物、多层陶瓷片状电容器及陶瓷电子器件 |
| US20050096208A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-05-05 | Thilo Zachau | Glass ceramic and method of producing the same |
| CN1771211A (zh) * | 2003-04-21 | 2006-05-10 | 旭硝子株式会社 | 制电介质用无铅玻璃、制电介质用玻璃陶瓷组合物、电介质及层积电介质的制造方法 |
| JP2006124201A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Asahi Glass Co Ltd | 無鉛ガラス、ガラスセラミックス組成物および誘電体 |
| JP2007302541A (ja) * | 2006-05-15 | 2007-11-22 | Asahi Glass Co Ltd | 積層誘電体および層状誘電体の製造方法 |
| CN103221355A (zh) * | 2010-11-17 | 2013-07-24 | 日本电气硝子株式会社 | 结晶性玻璃粉末 |
| JP2014162695A (ja) * | 2013-02-27 | 2014-09-08 | Nippon Electric Glass Co Ltd | ガラスセラミックス用材料及びガラスセラミックス |
| US20200231490A1 (en) * | 2019-01-18 | 2020-07-23 | Corning Incorporated | Low dielectric loss glasses for electronic devices |
-
2022
- 2022-12-30 CN CN202211718846.XA patent/CN115925262A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61219741A (ja) * | 1985-03-26 | 1986-09-30 | Toshiba Corp | 酸化物誘電体材料 |
| CN1510703A (zh) * | 2002-12-24 | 2004-07-07 | ���ǵ�����ʽ���� | 可低温烧结的电介质陶瓷组合物、多层陶瓷片状电容器及陶瓷电子器件 |
| CN1771211A (zh) * | 2003-04-21 | 2006-05-10 | 旭硝子株式会社 | 制电介质用无铅玻璃、制电介质用玻璃陶瓷组合物、电介质及层积电介质的制造方法 |
| US20050096208A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-05-05 | Thilo Zachau | Glass ceramic and method of producing the same |
| JP2006124201A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Asahi Glass Co Ltd | 無鉛ガラス、ガラスセラミックス組成物および誘電体 |
| JP2007302541A (ja) * | 2006-05-15 | 2007-11-22 | Asahi Glass Co Ltd | 積層誘電体および層状誘電体の製造方法 |
| CN103221355A (zh) * | 2010-11-17 | 2013-07-24 | 日本电气硝子株式会社 | 结晶性玻璃粉末 |
| JP2014162695A (ja) * | 2013-02-27 | 2014-09-08 | Nippon Electric Glass Co Ltd | ガラスセラミックス用材料及びガラスセラミックス |
| US20200231490A1 (en) * | 2019-01-18 | 2020-07-23 | Corning Incorporated | Low dielectric loss glasses for electronic devices |
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