CN1359358A - 可低温烧结的低损耗介质陶瓷组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种在低温烧结的低损耗高频介质陶瓷组合物及其制造方法,特征在于使用低价材料,如ZnO－MO(M=Mg、Co、Ni)－TiO2,实现了优异的介电性能,例如与传统高频陶瓷组合物相比,明显更低的烧结温度和更高的品质因数和介电常数、稳定的温度系数、和根据组成而变化的温度补偿性能。此外,可以使用Ag、Cu、它们的合金或Ag/Pd合金作为内电极。因此,本发明的组合物可以用作所有种类的高频器件的介质材料,如多层片式电容器、多层片式滤波器、多层片式电容器/电感器复合器件和模块、低温烧结基板、谐振器或滤波器和陶瓷天线。
Description
技术领域
本发明涉及一种可低温烧结的低损耗介质陶瓷组合物，用于制造各种高频器件，如多层片式电容器、多层片式滤波器、多层片式电容器电感器复合器件和模块、可低温烧结的基板、谐振器或滤波器和陶瓷天线，及其制造方法。
背景技术
近来，随着移动通讯和卫星通讯的迅速发展，作为高频集成电路或介质谐振器的材料，高频介质陶瓷有很大的需求。
用于高频的介质陶瓷的主要特征包括高介电常数(εr)、品质因数(Q)和稳定的可调谐的谐振频率温度系数(τf)。
到目前为止已经广泛了解的代表性高频介质组合物是(Zr，Sn)TiO4族、BaO-TiO2族、(Mg，Ca)TiO3族、和作为Ba-钙钛矿族的Ba-(Zn1/3Ta2/3)O3、Ba(Mg1/3Ta2/3)O3、Ba(Zn1/3Nb2/3)O3。
然而，这些组合物的缺点在于它们大多数在1,300-1,500℃的高温下烧结、相合成不容易、介电常数低或者必须使用高价格的材料。
此外，最近，便携式信息通信设备的进步导致了各种由多芯片高频器件或低温共烧陶瓷(LTCC)产生的各种类型基板和多芯片模块(MCM)的发展，因此，进行了低温烧结高性能高频陶瓷的研究和开发。
然而，存在一些问题，即高频特性的性能明显降低，例如，其大多数在低温烧结时，密度方面都是不够的，取决于烧结助剂的加入，介电常数降低，品质因数降低，并且温度系数发生变化。
此外，银或铜传导具有小的高频损耗，共烧可用的低温烧结高频介质陶瓷非常少。
所以，本发明的目的是提供一种可以在非常低的温度下烧结的介质陶瓷组合物，但是具有取决于高品质因数、介电常数、稳定的温度系数和组成的各种温度补偿特性的优异的高频介电特性，并且可以低成本实施。
本发明的另一个目的是提供一种可以使用Ag、Cu、它们的合金或Ag/Pd合金作为内电极的介质陶瓷组合物，因此可以用于各种高频器件，如多层片式电容器、多层片式滤波器、多层片式电容器/电感器复合器件和低温烧结基板，谐振器和滤波器或陶瓷天线。本发明的详细描述
为了达到上述目的，提供了一种通过把1摩尔(Zn1-xMx)TiO3与yTiO2(0≤y≤0.6)作为主要成分混合，向其中加入0-5重量％B2O3、0-5重量％H3BO3、0-5重量％SiO2-K2O玻璃、0-5重量％B2O3和SiO2-K2O玻璃，或0-5重量％H3BO3和SiO2-K2O玻璃中的一种作为添加剂，并在800-925℃的低温下烧结构成的介质陶瓷组合物，其制备方法，和使用该介质陶瓷组合物的高频介质陶瓷器件。在这里，’M’是Mg、Co、Ni之一，’x’在Mg的情况下为0≤x≤0.55，在Co的情况下为0≤x≤1，在Ni的情况下为0≤x≤1。
附图简述
图1是表示根据Mg的取代量，(Zn1-xMx)TiO3的分相温度的图。
本发明的优选实施方案
现参考附图描述本发明。
本发明的高频介质陶瓷组合物特征在于，与传统介质组合物相比，它具有非常低的烧结温度(800-925℃)，具有取决于高品质因数(Qxf＝12,000-84,000GHz)、介电常数(16≤εr≤32)、稳定的温度系数和组成的各种温度补偿特性(τf＝-52-+104ppm/℃)的优异的高频介电性能，并且可以用低价格的材料来实现，如ZnO、MgO、CoO、NiO、TiO2。
此外，本发明的高频介质陶瓷组合物特征还在于，它使用Ag、Cu、它们的合金或Ag/Pd合金作为内电极，因此可以用于各种高频器件，如多层片式电容器、多层片式滤波器、多层片式电容器/电感器复合器件和低温烧结基板、谐振器和滤波器或陶瓷天线。
在本发明中，本发明的低温烧结组合物具有比现有的低温烧结组合物大数倍的优异的品质因数(与现有的高温烧结组合物相近)。此外，在权利要求的组合物范围内，与任何传统的组合物相比，可以获得几乎无限数量的具有优异高频特性的组合物组合。
ZnTiO3(晶体结构具有菱形对称)在高于945℃的较高温度下分相成Zn2TiO4(立方对称)和TiO2(金红石)(参考美国陶瓷学会，Dulin和Rase的ZnO-TiO2体系，陶瓷相图的图303)，因此，它非常难以制备。
为了获得纯ZnTiO3，必须在低于945℃进行相合成和烧结。本发明的初步实验表明了通过X射线衍射分析的结果，即分相在接近925℃开始，因此，热处理必须在925℃以下进行。
在本发明的一种优选的实施方案中，为了去掉该缺点，用Mg2+(最多0.55摩尔)取代构成ABO3型钙铁矿相陶瓷的A位的正离子Zn2+，从而把ZnTiO3的热稳定温度扩大到高温范围(参考图1)，因此，扩大了制备工艺范围，并大大改善了高频介电性能。
图1是表示取决于Mg的取代量的(Zn1-xMgx)TiO3的分相温度的图。在区域x＝0的情况下，ZnTiO3在945℃分离，因为由于Mg的取代，分相温度移到高温，所以，甚至在高于945℃的温度可以合成或烧结(Zn1-xMgx)TiO3固溶体的单一相。
因此，可以在图1的区域II范围内的任何地方获得单一相，该区域是本发明的相合成区域。
现将描述根据本发明的一种优选的实施方案的一种高频介质陶瓷组合物。
根据(Zn1-xMx)TiO3和yTiO2(M是Mg、Co和Ni之一，在Mg的情况下x为0≤x≤0.55，在Co的情况下x为0≤x≤1，在Ni的情况下x为0≤x≤1，y为0≤y≤0.6)的组成范围，称量ZnO、MO(这里，MO是MgO、CoO或NiO)的粉末(平均颗粒为直径1微米)和TiO2(＞99％)，用湿球磨法混合，在120℃干燥，在850-950℃的温度煅烧并合成4小时。
把煅烧后的粉末与0.5重量％B2O3、0-5重量％SiO2-K2O玻璃混合，0-10重量％B2O3和SiO2-K2O玻璃的混合物作为烧结助剂。
同时，在B2O3情况下，除了氧化物以外，使用水溶性硼(H3BO3)来改善少量加入时的均匀性。
硼对冷水(30℃)和热水(100℃)的溶解度(每100cc水)为6.35和27.6(参考化学物理手册，第55版，CRC出版社，1974-75)。
在本发明的情况下，使用冷水使相应溶解度的硼成为水溶液，向其中加入主要成分或主要组合物，并且混合和粉碎玻璃粉末。
在粉碎过程中，由于浆料温度进一步提高(特别是在高速离心粉碎情况下高达45℃)，硼的混合可能更均匀。
至于SiO2-K2O玻璃，把55-75重量％的SiO2与25-45重量％的K2CO3混合，在1100-1200℃的温度熔化，在冷去离子水中淬冷，球磨24小时，从而获得玻璃粉末，根据X射线衍射分析结果证实，获得了玻璃的无定形相。
由于本发明目的是在低于925℃的低温烧结，为了获得小于微米级的细粉末(平均颗粒直径小于0.5微米)，使用直径2毫米的稳定氧化锆球并用振动磨粉碎4小时，或者使用1毫米直径的细稳定氧化锆球，经过高速离心粉碎5-10分钟。
向其中加入2重量％的PVA粘结剂的水溶液与干粉混合，制成约150微米的颗粒，并在98MPa的压力下成型直径8毫米、厚3.8毫米的圆盘试样。
把成型后的试样在300-500℃保温3小时以上，烧掉粘合剂，并在800-925℃的温度在大气压下烧结。
此时，升温速度为10℃/分钟。把烧结后的试样用SiC抛光砂纸(#1,500)研磨，获得直径厚度比约0.45的试样。
通过制成圆筒形介质陶瓷谐振器使用网络分析仪(HP 8720C)在TE01δ模下测量高频介电特性，用Hakki-Coleman法测量介电常数，用开式腔法测量品质因数，在+20-+70℃的温度范围内，通过殷钢腔测量谐振频率的温度系数。
表1表示在主组合物中加入B2O3、硼(H3BO3)和硼与SiO2-K2O玻璃的一种混合物成分作为烧结助剂，使得在(Zn1-xMx)TiO3(0≤x≤0.55)和yTiO2(0≤y≤0.6)组合物中的x＝0.01和y＝0.2的情况下的高频介电性能。
在表1中，800℃烧结体具有约大于92％的相对密度，875℃烧结体具有约大于97％的相对密度。
在实施方案2-5和6-10中，注意到在加入硼代替加入B2O3的情况下，品质因数进一步改善，至于温度系数，根据烧结温度(800℃和875℃)的变化率较小。这种效果来源于硼的均匀性。
由于B2O3的加入产生的烧结特性，介电常数和品质因数大量提高，并且加入量到约2重量％时提高，然后在5重量％时降低。
随着B2O3的加入，温度系数移向正值。
因此，在表1的实施方案中，预计如果‘y’值大于0.2略微增大并且控制添加剂的量，可以获得其温度系数几乎为‘0’的优良介电性能。
也就是，为了成为可用的高频特性，不仅TiO2，而且添加剂的量需要适当控制，因此，可以获得各种组合物组。
表1：用(Zn0.99M0.01)TiO3(M＝Mg)+0.2TiO2+(B2O3，H3BO3，或H3BO3+SiO2-K2O玻璃)的组合物制造的介质谐振器的高频介电性能
| 编号 | B2O3(重量％) | H2BO2(重量％) | SiO2-K2O玻璃(重量％) | 烧成温度(℃) | 介电常数(εr) | 品质因数(Qxf GH2) | 温度系数(τf：ppm/℃) |
| 1 | - | - | - | 800875 | 13.821.1 | 2290032400 | -22-50 |
| 2 | 0.25 | - | - | 800875 | 22.326.9 | 6570078200 | -52-48 |
| 3 | 0.50 | - | - | 800875 | 23.026.4 | 5480084600 | -43-40 |
| 4 | 1.00 | - | - | 800875 | 19.726.5 | 5010080900 | -44-33 |
| 5 | 2.00 | - | - | 800875 | 19.627.2 | 4480079300 | -29-22 |
| 6 | - | 0.25 | - | 800875 | 22.127.0 | 5980084300 | -46-43 |
| 7 | - | 0.50 | - | 800875 | 20.226.0 | 5060085200 | -44-39 |
| 8 | - | 1.00 | - | 800 | 19.3 | 47700 | -33 |
| 875 | 26.3 | 81200 | -34 | ||||
| 9 | - | 2.00 | - | 800875 | 19.526.7 | 4540070100 | -40-20 |
| 10 | - | 5.00 | - | 800875 | 16.525.1 | 4000060200 | -10+20 |
| 11 | - | 0.50 | 0.50 | 800875 | 19.525.8 | 5880067200 | -43+39 |
| 12 | - | 0.50 | 1.00 | 800875 | 17.023.6 | 4240058400 | -20-38 |
| 13 | - | 0.50 | 2.00 | 800875 | 16.723.8 | 2630045100 | -17-36 |
| 14 | - | 0.50 | 3.00 | 800875 | 15.424.1 | 2500036200 | -21-29 |
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表2表示在增大Mg和TiO2量(x＝0.55，Y＝0.6)的情况下的介电性能。
表2：用(Zn0.45M0.55)TiO3(M＝Mg)+0.6TiO2+(B2O3，H3BO3，或H3BO3+SiO2-K2O玻璃)的组合物制造的介质谐振器的高频介电性能
| 编号 | B2O3(重量％) | H2BO2(重量％) | SiO2-K2O玻璃(重量％) | 烧成温度(℃) | 介电常数(εr) | 品质因数(Qxf GH2) | 温度系数(τf：ppm/℃) |
| 16 | - | - | - | 900925 | 20.224.3 | 1830020700 | +60+56 |
| 17 | 0.25 | - | - | 900925 | 26.930.1 | 1970035300 | +54+78 |
| 18 | 0.50 | - | - | 900925 | 26.929.5 | 2030044000 | +57+65 |
| 19 | 1.00 | - | - | 900925 | 26.028.4 | 2230035300 | +51+87 |
| 20 | 2.00 | - | - | 900925 | 25.728.6 | 2240030500 | +57+79 |
| 21 | - | 0.25 | - | 900925 | 27.330.1 | 2320058900 | +72+86 |
| 22 | - | 0.50 | - | 900925 | 26.529.3 | 2300046000 | +72+70 |
| 23 | - | 1.00 | - | 900 | 25.3 | 23100 | +55 |
| 925 | 28.2 | 33400 | +73 | ||||
| 24 | - | 2.00 | - | 900925 | 25.528.1 | 2170027300 | +68+88 |
| 25 | - | 5.00 | - | 900925 | 23.727.5 | 2120016600 | +75+104 |
| 26 | - | 0.50 | 0.50 | 900925 | 22.826.8 | 2790022700 | +54+79 |
| 27 | - | 0.50 | 1.00 | 900925 | 24.229.0 | 2980026800 | +46+76 |
| 28 | - | 0.50 | 2.00 | 900925 | 28.432.0 | 2230017900 | +65+71 |
| 29 | - | 0.50 | 3.00 | 900925 | 28.932.5 | 2760019500 | +49+84 |
| 30 | - | 0.50 | 5.00 | 900925 | 2120011900 | +33+53 |
在上述实施方案中，获得了正温度系数。在这种情况下，通过适当减少TiO2量，自然可以获得‘0’温度系数。
同时，在x＞0.55的情况下，与本发明相比，介电常数和品质因数大幅度降低，最主要的是，随着Mg含量增大，烧结性能降低。
表3在表1和表2的基础上，表示表现出具有‘0’温度系数的优良介电性能的组合物。
表3：用(Zn0.70M0.30)TiO3(M＝Mg)+0.2TiO2+(B2O3，H3BO3，或H3BO3+SiO2-K2O玻璃)的组合物制造的介质谐振器的高频介电性能
| 编号 | B2O3(重量％) | SiO2-K2O玻璃(重量％) | 烧成温度(℃) | 介电常数(εr) | 品质因数(QxfGH2) | 温度系数(τf：ppm/℃) |
| 31 | - | 0.50 | 925 | 16.6 | 26900 | -16 |
| 32 | 0.25 | 24.5 | 65300 | -11 | ||
| 33 | 0.50 | 24.9 | 69700 | -6 | ||
| 34 | 1.00 | 24.7 | 74700 | -10 | ||
| 35 | 1.50 | 24.4 | 69000 | -1 | ||
| 36 | 2.00 | 24.2 | 67300 | -5 |
| 37 | - | 1.00 | 925 | 17.1 | 27200 | -27 |
| 38 | 0.25 | 24.8 | 58500 | -14 | ||
| 39 | 0.50 | 25.0 | 59200 | -7 | ||
| 40 | 1.00 | 25.0 | 59300 | -2 | ||
| 41 | 1.59 | 24.7 | 55400 | 0 | ||
| 42 | 2.00 | 24.5 | 55800 | +1 | ||
| 43 | - | 2.00 | 925 | 18.3 | 20300 | -14 |
| 44 | 0.25 | 25.1 | 52200 | -9 | ||
| 45 | 0.50 | 25.2 | 52700 | -4 | ||
| 46 | 1.00 | 25.0 | 55700 | +5 | ||
| 47 | 1.50 | 25.3 | 48100 | +2 | ||
| 48 | 2.00 | 24.9 | 50800 | +14 | ||
| 49 | - | 3.00 | 900 | 17.6 | 25400 | -24 |
| 50 | 0.25 | 21.9 | 33600 | -20 | ||
| 51 | 0.50 | 23.8 | 39100 | -10 | ||
| 52 | 1.00 | 25.6 | 38400 | +17 | ||
| 53 | 1.50 | 25.6 | 44800 | +20 | ||
| 54 | 2.00 | 25.5 | 42100 | +26 | ||
| 55 | - | 5.00 | 900 | 19.5 | 19500 | -17 |
| 56 | 0.25 | 21.8 | 27100 | -20 | ||
| 57 | 0.50 | 22.8 | 30700 | -32 | ||
| 58 | 1.00 | 23.9 | 31600 | -11 | ||
| 59 | 1.50 | 25.0 | 36800 | +24 | ||
| 60 | 2.00 | 25.1 | 37700 | +31 |
在实施方案32-60中，从小于2重量％B2O3(或H3BO3)和SiO2-K2O玻璃的组合物，获得了介电常数大于24、品质因数大于50000且温度系数为±30ppm/℃的优异介电性能。
表4表示B2O3和H3BO3添加剂对(Zn0.70Mg0.30)TiO3+0.2TiO2组合物的影响。
表4：用(Zn0.70M0.30)TiO3(M＝Mg)+0.2TiO2+(B2O3或H3BO3)组合物制造的介质谐振器的高频介电性能。
| 编号 | B2O3(重量％) | H2BO2(重量％) | 烧成温度(℃) | 介电常数(εr) | 品质因数(Qxf GH2) | 温度系数(τf：ppm/℃) |
| 61 | - | - | 900 | 19.3 | 51200 | -31 |
| 925 | 22.5 | 84400 | -29 | |||
| 62 | 0.25 | - | 900925 | 23.625.7 | 5000086100 | -23-16 |
| 63 | 0.50 | - | 900925 | 22.825.5 | 4400077400 | -23-13 |
| 64 | 1.00 | - | 900925 | 22.425.2 | 4630078000 | -15+1 |
| 65 | 2.00 | - | 900925 | 23.125.8 | 5660087600 | 0-1 |
| 66 | - | 0.25 | 900925 | 23.525.3 | 5200084300 | -16-15 |
| 67 | - | 0.50 | 900925 | 23.625.3 | 4620081700 | -6-7 |
| 68 | - | 1.00 | 900925 | 23.625.2 | 5370079300 | -10-5 |
| 69 | - | 2.00 | 900925 | 24.526.1 | 5660077200 | -12-7 |
| 70 | - | 5.00 | 900925 | 16.525.1 | 4000060200 | -4-4 |
在实施方案62-65和66-69中，注意到在加入H3BO3时比加入B2O3时介电常数和品质因数高，尤其是取决于烧结温度的温度系数的稳定性优异，这证明了本发明的效果。
在本发明中，通过结合(Zn1-aMg1-bCo1-cNi1-d)TiO3和yTiO2的混合物作为主要成分和0-5重量％B2O3、0-5重量％H3BO3、0-5重量％SiO2-K2O玻璃、0-5重量％B2O3和SiO2-K2O玻璃，或0-5重量％H3BO3和SiO2-K2O玻璃中的一种作为添加剂，满足条件0≤a≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，0≤d≤1和0≤y≤0.6，可以构成一种高频介质陶瓷组合物。
工业适用性
正如到目前为止所描述的，具有根据高品质因数、介电常数和稳定的温度系数及组成而变化的优异的各种温度补偿，但是与传统介电组合物相比，具有非常低烧结温度的高频介电特性可以用低价材料(如ZnO、MgO、CoO、NiO或TiO2)实现。
此外，由于Ag、Cu或其合金或者Ag/Pd合金可以用作内电极，因此，可以用作各种高频器件，即多层片式电容器、多层片式滤波器、多层片式电容器/电感器复合器件和低温烧结基板、谐振器和滤波器或陶瓷天线。
特别地，该低温烧结组合物获得了比传统的低温烧结组合物的品质因数高数倍的明显高的品质因数。
此外，在本发明的组成范围内，可以获得表现出优异高频特性的几乎无数种组合物的组合。
Claims (7)
1.一种高频介质陶瓷组合物，通过结合(Zn1-xMx)TiO3和yTiO2的混合物作为主要成分，向其中加入0-5重量％B2O3、0-5重量％H3BO3、0-5重量％SiO2-K2O玻璃、0-5重量％B2O3和SiO2-K2O玻璃，或0-5重量％H3BO3和SiO2-K2O玻璃中的一种作为添加剂而构成，满足下列条件：
M是Mg、Co或Ni，
在Mg的情况下‘x’为0≤x≤0.55，在Co的情况下‘x’为0≤x≤1.0，在Ni的情况下‘x’为0≤x≤1.0，且
0≤y≤0.6。
2.一种高频介质陶瓷组合物的制备方法，其中，根据(Zn1-xMx)TiO3和yTiO2(M是Mg、Co和Ni之一，在Mg的情况下x为0≤x≤0.55，在Co的情况下x为0≤x≤1，在Ni的情况下x为0≤x≤1，且0≤y≤0.6)的组成范围，称量ZnO、MO(在这方面，MO是MgO、CoO或NiO)和TiO2，混合并干燥，
在850-950℃的温度煅烧干燥粉末，
煅烧后的粉末与作为添加剂的0-5重量％B2O3、0-5重量％H3BO3、0-5重量％SiO2-K2O玻璃、0-5重量％B2O3和SiO2-K2O玻璃，或0-5重量％H3BO3和SiO2-K2O玻璃中的一种混合，
粉碎混合后的粉末，
成型粉碎后的粉末，
在925-1100℃的温度烧成成型体，和
在相当于低于图2所示的分相温度的区域(区域II)的温度煅烧(Zn1-xMx)TiO3，获得菱形/六方晶体的单一相的(Zn1-xMx)TiO3(M是Mg、Co或Ni)。
3.根据权利要求2的方法，其中，制造成型体的方法是把加入PVA粘合剂的水溶液喷涂在粉碎后的粉末上，来制造团粒，并向这种团粒施加压力。
4.根据权利要求3的方法，还包括把成型体在300-500℃的温度保温预定的时间并排出粘合剂的步骤。
5.根据权利要求2的方法，其中，首先煅烧(Zn1-xMx)TiO3，煅烧后的(Zn1-xMx)TiO3与作为添加剂的0-5重量％B2O3、0-5重量％H3BO3、0-5重量％SiO2-K2O玻璃、0-5重量％B2O3和SiO2-K2O玻璃，或0-5重量％H3BO3和SiO2-K2O玻璃中的一种混合，然后烧结。
6.一种高频介质陶瓷组合物，通过结合(Zn1-aMg1-bCo1-cNi1-d)TiO3和yTiO2的混合物作为主要成分，向其中加入0-5重量％B2O3、0-5重量％H3BO3、0-5重量％SiO2-K2O玻璃、0-5重量％B2O3和SiO2-K2O玻璃，或0-5重量％H3BO3和SiO2-K2O玻璃中的一种作为添加剂而构成，满足条件
0≤a≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，0≤d≤1
和0≤y≤0.6。
7.使用根据权利要求1的介质组合物制造的各种高频器件，如多层片式电容器、多层片式滤波器、多层片式电容器/电感器复合器件和模块、低温烧结基板、谐振器和滤波器或陶瓷天线。
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100351203C (zh) * | 2004-01-30 | 2007-11-28 | 株式会社村田制作所 | 陶瓷基板用组合物、陶瓷基板、陶瓷基板的制造方法及玻璃组合物 |
| CN103146345A (zh) * | 2013-01-30 | 2013-06-12 | 云南云天化股份有限公司 | 可与铜电极共烧的微波介质材料、制备方法及其应用 |
Families Citing this family (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8749054B2 (en) | 2010-06-24 | 2014-06-10 | L. Pierre de Rochemont | Semiconductor carrier with vertical power FET module |
| KR100515679B1 (ko) * | 2003-01-10 | 2005-09-23 | 엘지전자 주식회사 | 저온 동시소성 세라믹 조성물 |
| JP4843611B2 (ja) * | 2004-10-01 | 2011-12-21 | デ，ロシェモント，エル．，ピエール | セラミックアンテナモジュール及びその製造方法 |
| TWI265917B (en) * | 2004-10-05 | 2006-11-11 | Yageo Corp | Dielectric material and the method of preparing the same |
| US7378363B2 (en) * | 2005-05-20 | 2008-05-27 | Skyworks Solutions, Inc. | Dielectric ceramic composition having wide sintering temperature range and reduced exaggerated grain growth |
| US8350657B2 (en) * | 2005-06-30 | 2013-01-08 | Derochemont L Pierre | Power management module and method of manufacture |
| JP4945561B2 (ja) | 2005-06-30 | 2012-06-06 | デ，ロシェモント，エル．，ピエール | 電気コンポーネントおよびその製造方法 |
| US8354294B2 (en) | 2006-01-24 | 2013-01-15 | De Rochemont L Pierre | Liquid chemical deposition apparatus and process and products therefrom |
| US7959598B2 (en) | 2008-08-20 | 2011-06-14 | Asante Solutions, Inc. | Infusion pump systems and methods |
| US8922347B1 (en) | 2009-06-17 | 2014-12-30 | L. Pierre de Rochemont | R.F. energy collection circuit for wireless devices |
| US8952858B2 (en) | 2009-06-17 | 2015-02-10 | L. Pierre de Rochemont | Frequency-selective dipole antennas |
| US8552708B2 (en) | 2010-06-02 | 2013-10-08 | L. Pierre de Rochemont | Monolithic DC/DC power management module with surface FET |
| US9023493B2 (en) | 2010-07-13 | 2015-05-05 | L. Pierre de Rochemont | Chemically complex ablative max-phase material and method of manufacture |
| CN103180955B (zh) | 2010-08-23 | 2018-10-16 | L·皮尔·德罗什蒙 | 具有谐振晶体管栅极的功率场效应晶体管 |
| EP2636069B1 (en) | 2010-11-03 | 2021-07-07 | L. Pierre De Rochemont | Semiconductor chip carriers with monolithically integrated quantum dot devices and method of manufacture thereof |
| CN105706363B (zh) * | 2013-11-13 | 2018-04-10 | 株式会社大真空 | 压电晶片、压电振动片及压电振子 |
| CN104177085A (zh) * | 2014-08-27 | 2014-12-03 | 西安交通大学 | 一种钼基温度稳定型微波介质陶瓷及其制备方法 |
| CN105000880A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-10-28 | 桂林理工大学 | Li2O-MgO-WO3三元可低温烧结微波介质陶瓷及其制备方法 |
| US10355361B2 (en) | 2015-10-28 | 2019-07-16 | Rogers Corporation | Dielectric resonator antenna and method of making the same |
| US10601137B2 (en) | 2015-10-28 | 2020-03-24 | Rogers Corporation | Broadband multiple layer dielectric resonator antenna and method of making the same |
| US10374315B2 (en) | 2015-10-28 | 2019-08-06 | Rogers Corporation | Broadband multiple layer dielectric resonator antenna and method of making the same |
| US10476164B2 (en) | 2015-10-28 | 2019-11-12 | Rogers Corporation | Broadband multiple layer dielectric resonator antenna and method of making the same |
| US11367959B2 (en) | 2015-10-28 | 2022-06-21 | Rogers Corporation | Broadband multiple layer dielectric resonator antenna and method of making the same |
| EP3374905A1 (en) | 2016-01-13 | 2018-09-19 | Bigfoot Biomedical, Inc. | User interface for diabetes management system |
| EP3374004B1 (en) | 2016-01-14 | 2023-06-28 | Bigfoot Biomedical, Inc. | Adjusting insulin delivery rates |
| CN106205855B (zh) * | 2016-03-01 | 2019-02-05 | 云南银峰新材料有限公司 | 一种银包铜电极浆料定制化匹配ltcc膜带流延浆料的方法 |
| US11033682B2 (en) | 2017-01-13 | 2021-06-15 | Bigfoot Biomedical, Inc. | Insulin delivery methods, systems and devices |
| US11876295B2 (en) | 2017-05-02 | 2024-01-16 | Rogers Corporation | Electromagnetic reflector for use in a dielectric resonator antenna system |
| US11283189B2 (en) | 2017-05-02 | 2022-03-22 | Rogers Corporation | Connected dielectric resonator antenna array and method of making the same |
| WO2018226657A1 (en) | 2017-06-07 | 2018-12-13 | Rogers Corporation | Dielectric resonator antenna system |
| USD874471S1 (en) | 2017-06-08 | 2020-02-04 | Insulet Corporation | Display screen with a graphical user interface |
| US10910722B2 (en) | 2018-01-15 | 2021-02-02 | Rogers Corporation | Dielectric resonator antenna having first and second dielectric portions |
| US10892544B2 (en) | 2018-01-15 | 2021-01-12 | Rogers Corporation | Dielectric resonator antenna having first and second dielectric portions |
| US11616302B2 (en) | 2018-01-15 | 2023-03-28 | Rogers Corporation | Dielectric resonator antenna having first and second dielectric portions |
| USD928199S1 (en) | 2018-04-02 | 2021-08-17 | Bigfoot Biomedical, Inc. | Medication delivery device with icons |
| US11552390B2 (en) | 2018-09-11 | 2023-01-10 | Rogers Corporation | Dielectric resonator antenna system |
| US11031697B2 (en) | 2018-11-29 | 2021-06-08 | Rogers Corporation | Electromagnetic device |
| CN113169455A (zh) | 2018-12-04 | 2021-07-23 | 罗杰斯公司 | 电介质电磁结构及其制造方法 |
| USD920343S1 (en) | 2019-01-09 | 2021-05-25 | Bigfoot Biomedical, Inc. | Display screen or portion thereof with graphical user interface associated with insulin delivery |
| US11482790B2 (en) | 2020-04-08 | 2022-10-25 | Rogers Corporation | Dielectric lens and electromagnetic device with same |
| USD977502S1 (en) | 2020-06-09 | 2023-02-07 | Insulet Corporation | Display screen with graphical user interface |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR940008723B1 (ko) * | 1992-03-16 | 1994-09-26 | 금성일렉트론 주식회사 | 디램 셀 어레이의 비트라인 분리조절회로 |
| JPH06312449A (ja) * | 1993-04-28 | 1994-11-08 | Showa Denko Kk | 内部発泡製品の成形法 |
| KR0141401B1 (ko) | 1995-09-05 | 1998-06-01 | 김은영 | 고주파용 유전체 자기조성물 및 그 제조방법 |
| KR0162876B1 (ko) | 1996-09-11 | 1998-11-16 | 박원훈 | 저온소결이 가능한 온도보상용 마이크로파 유전체 자기조성물 |
| KR100225881B1 (ko) | 1997-03-13 | 1999-10-15 | 박호군 | 마이크로파용 온도보상형 유전체 세라믹 조성물 |
| US5916030A (en) * | 1998-03-24 | 1999-06-29 | Warner; Gregory K. | Circulating water sound box |
| KR100302455B1 (ko) | 1998-07-28 | 2001-10-17 | 박호군 | 고주파용 유전체 세라믹스 조성물 |
-
2000
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- 2000-08-31 US US10/019,666 patent/US6743744B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100351203C (zh) * | 2004-01-30 | 2007-11-28 | 株式会社村田制作所 | 陶瓷基板用组合物、陶瓷基板、陶瓷基板的制造方法及玻璃组合物 |
| CN103146345A (zh) * | 2013-01-30 | 2013-06-12 | 云南云天化股份有限公司 | 可与铜电极共烧的微波介质材料、制备方法及其应用 |
| CN103146345B (zh) * | 2013-01-30 | 2014-08-27 | 云南云天化股份有限公司 | 可与铜电极共烧的微波介质材料、制备方法及其应用 |
Also Published As
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