PL241887B1 - Ceramic tape for LTCC microwave substrates - Google Patents
Ceramic tape for LTCC microwave substrates Download PDFInfo
- Publication number
- PL241887B1 PL241887B1 PL424833A PL42483318A PL241887B1 PL 241887 B1 PL241887 B1 PL 241887B1 PL 424833 A PL424833 A PL 424833A PL 42483318 A PL42483318 A PL 42483318A PL 241887 B1 PL241887 B1 PL 241887B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- weight
- zn2sio4
- zinc silicate
- tape
- ceramic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest taśma ceramiczna na podłoża i obudowy wytwarzane technologią LTCC, charakteryzująca się tym, że po procesie spiekania zawiera krzemian cynku Zn2SiO4 i tytanian magnezu MgTiO3 albo krzemian cynku Zn2SiO4 i węglan litu Li2CO3 albo krzemian cynku Zn2SiO4 i mieszaninę składającą się z fluorku glinu AlF3 i boranu wapnia CaB4O7. Taśma ta może być spiekana w niskich temperaturach w zakresie 900-980°C i wykazuje po wypaleniu niską przenikalność elektryczną na poziomie 6,1-7,2 dla częstotliwości 1 THz.The subject of the application is a ceramic tape for substrates and housings manufactured by the LTCC technology, characterized in that after the sintering process it contains zinc silicate Zn2SiO4 and magnesium titanate MgTiO3 or zinc silicate Zn2SiO4 and lithium carbonate Li2CO3 or zinc silicate Zn2SiO4 and a mixture consisting of aluminum fluoride AlF3 and calcium borate CaB4O7. This tape can be sintered at low temperatures in the range of 900-980°C and after firing has a low permittivity of 6.1-7.2 for the frequency of 1 THz.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest taśma ceramiczna na podłoża i obudowy, wytwarzana technologią LTCC (low temperature cofired ceramics - ceramika współwypalana w niskich temperaturach). Taśma ta może być spiekana w niskich temperaturach w zakresie 900-980°C i wykazuje po wypaleniu niską przenikalność elektryczną w zakresie częstotliwości 1 kHz - 3 THz.The subject of the invention is a ceramic tape for substrates and housings, produced with the LTCC (low temperature cofired ceramics) technology. This tape can be sintered at low temperatures in the range of 900-980°C and after firing it shows low permittivity in the frequency range of 1 kHz - 3 THz.
Znana jest z publikacji Y Guo, H. Ohsato, K,I. Kakimoto, Characterization and dielectric behavior of willemite and TiO2-doped willemite ceramics at millimeter-wave frequency, J. Eur. Ceram. Soc., Vol. 26 (2006) pp. 1827-1830, ceramika na bazie wilemitu Zn2SiO4 odznaczająca się doskonałymi właściwościami dielektrycznymi w zakresie fal milimetrowych: stałą dielektryczną 6,6, współczynnikiem dobroci Q x f wynoszącym 219000 GHz i temperaturowym współczynnikiem częstotliwości rezonansowej Tf na poziomie - 61 ppm/°C. W celu osiągnięcia preferowanej, zbliżonej do zera, wartości Tf oraz obniżenia temperatury spiekania zastosowano dodatek Ti O2. Najkorzystniejsze parametry uzyskano dla wilemitu z dodatkiem 11% wag. TiO2: temperaturę spiekania 1250°C, εr = 9,3, Q x f = 113000 GHz i Tf = 1 ppm/°C.She is known from Y Guo, H. Ohsato, K,I. Kakimoto, Characterization and dielectric behavior of willemite and TiO2-doped willemite ceramics at millimeter-wave frequency, J. Eur. Ceramic. Soc., Vol. 26 (2006) pp. 1827-1830, ceramics based on vilemite Zn2SiO4, characterized by excellent dielectric properties in the millimeter wave range: dielectric constant 6.6, Q x f factor of 219,000 GHz and temperature coefficient of resonance frequency Tf of - 61 ppm/°C. In order to achieve the preferred value of Tf, close to zero, and to lower the sintering temperature, the addition of TiO2 was used. The most favorable parameters were obtained for vilemite with the addition of 11% by weight. TiO2: sintering temperature 1250°C, εr = 9.3, Q x f = 113000 GHz and Tf = 1 ppm/°C.
Z publikacji V. Chaware, R. Deshmukh, C. Sarode, S. Gokhale, G. Phatak, Low-Temperature Sintering and Microwave Dielectric Properties of Zn2SO4 Ceramic Added with Crystalline Zinc Borate, J. Electron. Mater., 44 (2015) 2312-2320, znany jest mikrofalowy materiał kompozytowy Zn2SiO4-Zn3B2O6 przeznaczony dla technologii LTCC. Kompozyt zawierający 15% wagowych boranu cynku, 2,5% wagowego węglanu litu i 20% wagowych fazy szklistej, utworzonej przez boran cynku i krzemian cynku, miał bardzo dobre właściwości dielektryczne - stałą dielektryczną 6,1 i współczynnik dobroci 94 300 GHz po spiekaniu w temperaturze 950°C.From V. Chaware, R. Deshmukh, C. Sarode, S. Gokhale, G. Phatak, Low-Temperature Sintering and Microwave Dielectric Properties of Zn2SO4 Ceramic Added with Crystalline Zinc Borate, J. Electron. Mater., 44 (2015) 2312-2320, a microwave composite material Zn2SiO4-Zn3B2O6 for LTCC technology is known. The composite containing 15% by weight of zinc borate, 2.5% by weight of lithium carbonate and 20% by weight of the glass phase formed by zinc borate and zinc silicate had very good dielectric properties - a dielectric constant of 6.1 and a factor of merit of 94,300 GHz after sintering in at 950°C.
Z publikacji G. Dou, D. Zhou, M. Guo, S. Gong, “Low-temperature sintered Zn2SiO4-CaTiO3 ceramics with near-zero temperature coefficient of resonant frequency”, J. Alloy Compd., Vol. 513 (2012) pp. 466-473, znana jest kompozytowa ceramika Zn2SiO4-CaTiO3 z dodatkiem Li2CO3-H3BO3. Materiał o składzie 0.95Zn2SiO4-0.05CaTiO3 z dodatkiem 4% wagowych Li2CO3-H3BO3 charakteryzował się niską temperaturą spiekania 950°, niską stałą dielektryczną 7,1, wysokim współczynnikiem dobroci Q x f = 26300 GHz, bliskim zera temperaturowym współczynnikiem częstotliwości rezonansowej, Tf =-4,5 ppm/°C oraz chemiczną kompatybilnością ze srebrem. Materiał ten jest obiecującym kandydatem do zastosowań LTCC.From G. Dou, D. Zhou, M. Guo, S. Gong, “Low-temperature sintered Zn2SiO4-CaTiO3 ceramics with near-zero temperature coefficient of resonant frequency”, J. Alloy Compd., Vol. 513 (2012) pp. 466-473, a composite ceramic Zn2SiO4-CaTiO3 with the addition of Li2CO3-H3BO3 is known. The material with the composition of 0.95Zn2SiO4-0.05CaTiO3 with the addition of 4% by weight Li2CO3-H3BO3 was characterized by a low sintering temperature of 950°, a low dielectric constant of 7.1, a high factor of merit Q x f = 26300 GHz, a temperature coefficient of resonance frequency close to zero, Tf = - 4.5 ppm/°C and chemical compatibility with silver. This material is a promising candidate for LTCC applications.
W publikacji C. Hu, P. Liu „Microwave dielectric properties of SO2 ceramics with addition of L/2T/O3’” w Materials Research Bulletin, Vol. 65 (2015) pp. 132-136, opisano sposób wytwarzania ceramiki na bazie SiO2 z dodatkiem Li2TiO3. Ceramika wykazywała temperaturę spiekania 1050°C, dobre właściwości dielektryczne w zakresie mikrofalowym - bardzo niską stałą dielektryczną 3,2, wysoki współczynnik dobroci Q x f =10180 GHz i bliski zera temperaturowy współczynnik częstotliwości rezonansowej Tf, wynoszący 0,17 ppm/°C.In the publication of C. Hu, P. Liu "Microwave dielectric properties of SO2 ceramics with addition of L/2T/O3'" in Materials Research Bulletin, Vol. 65 (2015) pp. 132-136, a method for producing a ceramic based on SiO2 with the addition of Li2TiO3 is described. The ceramics had a sintering temperature of 1050°C, good dielectric properties in the microwave range - a very low dielectric constant of 3.2, a high factor of merit Q x f = 10180 GHz and a temperature coefficient of resonance frequency Tf of 0.17 ppm/°C close to zero.
Z publikacji: X.H. Zhao, M. Jia Wang, Q. L. Zhang, H Yang „Low-Temperature Sintering and Microwave Dielectric Properties of (Ca09Mg0.1)SiO3 Ceramic with U2CO3 Addition”, Key Engineering Materials, Vol. 602-603 (2014) pp. 748-751 znana jest ceramika, w której zastosowano dodatek do spiekania w postaci U2CO3. Skład tej ceramiki, nie zawiera Zn. Ceramika ta wykazuje bardzo dobre właściwości dielektryczne εr = 5,91 i Q x f = 15300 GHz dla częstotliwości 10 GHz. Temperatura spiekania tej ceramiki wynosząca 1070°C jest zbyt wysoka do współspiekania z pastami na bazie Ag stosowanymi w technologii LTCC.From the publication: X.H. Zhao, M. Jia Wang, Q. L. Zhang, H Yang "Low-Temperature Sintering and Microwave Dielectric Properties of (Ca09Mg0.1)SiO3 Ceramic with U2CO3 Addition", Key Engineering Materials, Vol. 602-603 (2014) pp. 748-751, a ceramic is known in which a sintering additive in the form of U2CO3 is used. The composition of this ceramic does not contain Zn. This ceramic shows very good dielectric properties εr = 5.91 and Q x f = 15300 GHz for the frequency of 10 GHz. The sintering temperature of this ceramic of 1070°C is too high to be co-sintered with the Ag-based pastes used in the LTCC technology.
Z kolei z publikacji: W. Wang, L. Tang, W. Bai, B. Shen, J. Zhai „Microwave dielectric properties of (1-x)(Mg04Zn06)2SiO4 - xCaTiO3 composite ceramics”, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, Vol. 25 (2014) 3601-3607 znany jest kompozyt (Mg04Zn06)2SiO4 z dodatkiem CaTO3, w którym jako podstawowy składnik tlenkowy, w wyjściowym składzie występuje tlenek MgO (40% molowych), tworzący roztwór stały z Zn2SiO4 w procesie spiekania. Ceramika ta odznacza się doskonałymi właściwościami dielektrycznymi: εr = 8,35, Q x f= 28125 GHz i Tr = -6,46 ppm/°C, ale ze względu na stosunkowo wysoką temperaturę spiekania 1180°C nie jest przydatna dla technologii LTCC.In turn, from the publication: W. Wang, L. Tang, W. Bai, B. Shen, J. Zhai "Microwave dielectric properties of (1-x)(Mg04Zn06)2SiO4 - xCaTiO3 composite ceramics", Journal of Materials Science: Materials in Electronics, Vol. 25 (2014) 3601-3607 a composite (Mg04Zn06)2SiO4 with the addition of CaTO3 is known, in which MgO oxide (40 mol%) is present as the basic oxide component in the initial composition, forming a solid solution with Zn2SiO4 in the sintering process . This ceramic has excellent dielectric properties: εr = 8.35, Q x f = 28125 GHz and Tr = -6.46 ppm/°C, but due to the relatively high sintering temperature of 1180°C it is not suitable for LTCC technology.
Z opisu patentowego nr US 6121173 A „Ceramic sintered body and a process for its production znana jest ceramika zawierająca co najmniej 14,9% wagowych Si obliczonych jako SO2, 1-84,9% wagowych Zn obliczonych jako ZnO, 0,1-15% wagowych B obliczonych jako B2O3 i 0,1-10% wagowych Li obliczonych jako U2O. Ceramika spiekana była w temperaturze 800-1000°C, zawierała kwarc i wilemit jako fazy krystaliczne. Wykazywała ona niską stałą dielektryczną poniżej 7, niski współczynnik stratFrom the patent description No. US 6121173 A "Ceramic sintered body and a process for its production, ceramics containing at least 14.9% by weight Si calculated as SO2, 1-84.9% by weight Zn calculated as ZnO, 0.1-15 % by weight B calculated as B2O3 and 0.1-10% by weight Li calculated as U2O. The ceramics were sintered at 800-1000°C and contained quartz and vilemite as crystalline phases. It showed a low dielectric constant below 7, a low dissipation factor
PL 241 887 B1 dielektrycznych poniżej 0,003 w zakresie wysokich częstotliwości (1-60 GHz) oraz współczynnik rozszerzalności cieplnej (w zakresie temperatur od pokojowej do 400°C), który można regulować od 1,5 do 17ppm/°C. Ceramika ta jest niezwykle przydatna na podłoża w układach do transmisji sygnałów wysokiej częstotliwości.EN 241 887 B1 dielectrics below 0.003 in the high frequency range (1-60 GHz) and a coefficient of thermal expansion (room temperature to 400°C) that can be adjusted from 1.5 to 17ppm/°C. This ceramic is extremely useful for substrates in high-frequency signal transmission systems.
Z opisu patentowego US8298971 „Low temperature co-fired ceramic powder and special raw materiał and use thereof”znany jest materiał ceramiczny na podłoża LTCC, rezonatory, obudowy układów mikroelektronicznych, zawierający 20-80% wagowych SiO2, 10-50% wag. AIF3, 0-30% wagowych regulatora spośród związków: BaF2, CaF2, MgF2, LiF, NaF, MgO, Al2O3. Materiał ten wykazywał niską temperaturę spiekania 750-850°C, możliwość dostosowania stałej dielektrycznej w zakresie 4,5-10 i niski współczynnik strat dielektrycznych nieprzekraczający 0,002.From the patent description US8298971 "Low temperature co-fired ceramic powder and special raw material and use thereof" a ceramic material for LTCC substrates, resonators, housings of microelectronic systems is known, containing 20-80% by weight SiO2, 10-50% by weight. AIF3, 0-30% by weight of a regulator from the following compounds: BaF2, CaF2, MgF2, LiF, NaF, MgO, Al2O3. This material showed a low sintering temperature of 750-850°C, an adaptable dielectric constant in the range of 4.5-10 and a low dielectric loss factor not exceeding 0.002.
Istota wynalazkuThe essence of the invention
Taśma ceramiczna na podłoża układów mikrofalowych według wynalazku zawiera po procesie spiekania krzemian cynku Zn2SiO4 i tytanian magnezu MgTiO3 albo krzemian cynku Zn2SiO4 i węglan litu U2CO3 albo krzemian cynku Zn2SiO4 i mieszaninę składającą się z fluorku glinu AIF3 i boranu wapnia CaB4O7. Korzystnie, taśma zawiera tytanian magnezu MgTiO3 w ilości 2-8% wagowych w stosunku do masy krzemianu cynku Zn2SiO4.The ceramic tape for the substrates of the microwave systems according to the invention contains, after the sintering process, zinc silicate Zn2SiO4 and magnesium titanate MgTiO3 or zinc silicate Zn2SiO4 and lithium carbonate U2CO3 or zinc silicate Zn2SiO4 and a mixture consisting of aluminum fluoride AlF3 and calcium borate CaB4O7. Preferably, the tape contains magnesium titanate MgTiO3 in an amount of 2-8% by weight relative to the weight of zinc silicate Zn2SiO4.
Korzystnie, taśma zawiera tytanian magnezu MgTiO3 w ilości 5% wagowych w stosunku do masy krzemianu cynku Zn2SiO4.Preferably, the tape contains magnesium titanate MgTiO3 in an amount of 5% by weight relative to the weight of zinc silicate Zn2SiO4.
Korzystnie, taśma zawiera węglan litu U2CO3 w ilości 2-8% wagowych w stosunku do masy krzemianu cynku Zn2SiO4.Preferably, the tape contains lithium carbonate U2CO3 in an amount of 2-8% by weight relative to the weight of zinc silicate Zn2SiO4.
Korzystnie, taśma zawiera węglan litu U2CO3 w ilości 5% wagowych w stosunku do masy krzemianu cynku Zn2SiO4.Preferably, the tape contains lithium carbonate U2CO3 in an amount of 5% by weight relative to the weight of the zinc silicate Zn2SiO4.
Korzystnie, taśma zawiera mieszaninę składająca się z fluorku glinu AIF3 i boranu wapnia CaB4O7, która zawiera 50% molowych fluorku glinu AIF3 oraz 50% molowych boranu wapnia CaB4O7.Preferably, the tape comprises a mixture of AlF3 aluminum fluoride and CaB4O7 calcium borate, which comprises 50 mole % of AlF3 aluminum fluoride and 50 mole % of CaB4O7 calcium borate.
Korzystnie, taśma zawiera mieszaninę fluorku glinu AIF3 i boranu wapnia CaB4O7 w ilości 2-8% wagowych w stosunku do masy krzemianu cynku Zn2SiO4.Preferably, the tape contains a mixture of aluminum fluoride AlF3 and calcium borate CaB4O7 in an amount of 2-8% by weight relative to the weight of the zinc silicate Zn2SiO4.
Korzystnie, taśma zawiera mieszaninę fluorku glinu AlF3 i boranu wapnia CaB4O7 w ilości 5% wagowych w stosunku do masy krzemianu cynku Zn2SiO4.Preferably, the tape contains a mixture of aluminum fluoride AlF3 and calcium borate CaB4O7 in an amount of 5% by weight relative to the weight of zinc silicate Zn2SiO4.
Zastosowanie tytanianu magnezu MgTiO2 albo węglanu litu U2CO3 albo mieszaniny 50% molowych AIF3 i 50% molowych CaB4O7 powoduje znaczące obniżenie temperatury spiekania ceramiki Zn2SiO4 (o około 200°C) a zatem mogą one być stosowane wymiennie z zachowaniem tego samego zamierzonego rezultatu. MgTiO3 pełni dodatkową pozytywną funkcję zmniejszania zależności stałej dielektrycznej od temperatury. Jest to funkcja mniej znacząca niż obniżenie temperatury spiekania, które jest konieczne do zastosowania tanich past na bazie srebra na warstwy przewodzące współwypalane z wytworzonymi taśmami ceramicznymi.The use of magnesium titanate MgTiO2 or lithium carbonate U2CO3 or a mixture of 50 mol% AIF3 and 50 mol% CaB4O7 significantly reduces the sintering temperature of Zn2SiO4 ceramics (by about 200°C) and therefore they can be used interchangeably with the same intended result. MgTiO3 has the additional positive function of reducing the dependence of the dielectric constant on temperature. This is a less significant function than lowering the sintering temperature, which is necessary to use cheap silver-based pastes for conductive layers co-fired with the produced ceramic tapes.
Korzystne skutki wynalazkuBeneficial effects of the invention
Taśma według wynalazku charakteryzuje się niską temperaturą spiekania 900-980°C oraz brakiem niepożądanej reaktywności z pastami srebrowymi i srebrowo-palladowymi stosowanymi do nanoszenia sitodrukiem warstw przewodzących. W stanie wypalonym ma stałą dielektryczną dla 1 MHz wynoszącą 6,0-7,2 w zakresie temperatur od -30 do 150°C i współczynnik stratności poniżej 0,003. Stała dielektryczna dla 1 THz w temperaturze pokojowej wynosi 6,1-7,2.The tape according to the invention is characterized by a low sintering temperature of 900-980°C and the lack of undesirable reactivity with silver and silver-palladium pastes used for screen-printing conductive layers. In the burnt state, it has a dielectric constant for 1 MHz of 6.0-7.2 in the temperature range from -30 to 150 ° C and a dissipation factor below 0.003. The dielectric constant for 1 THz at room temperature is 6.1-7.2.
Pierwszy przykład realizacji wynalazkuFirst embodiment of the invention
Wykonano technologią LTCC serię podłoży do układów mikrofalowych opartych na krzemianie cynku Zn2SiO4 z dodatkiem 2% mieszaniny składającej się z 50% molowych AIF3 i 50% molowych CaB4O7. W innych wariantach tego przykładu realizacji wykonano podłoża z dodatkiem 5% i 8% wagowych mieszaniny składającej się z 50% molowych AIF3 i 50% molowych CaB4O7.A series of substrates for microwave systems based on zinc silicate Zn2SiO4 with the addition of 2% of a mixture consisting of 50 mol% AIF3 and 50 mol% CaB4O7 was made using the LTCC technology. In other variations of this embodiment, substrates were made with 5% and 8% by weight of a mixture consisting of 50 mol% AlF3 and 50 mol% CaB4O7.
Przeprowadzono syntezę Zn2SiO4 przez kalcynację w temperaturze 1150°C zmielonej uprzednio w młynku kulowym mieszaniny tlenków ZnO i SiO2. Po syntezie produkt reakcji mielono przez 7 h w młynku kulowym, dodawano 2%, 5% lub 8% wagowych mieszaniny 50% molowych AIF3 i 50% molowych CaB4O7 i ponownie mielono przez 7 h w młynku kulowym. Otrzymane proszki ceramiczne, wprowadzone w ilości 52% wagowych, stanowiły część nieorganiczną gęstw do odlewania taśm ceramicznych. Jako część organiczną gęstw dodano: 8% wagowych poliwinylobutyralu, pełniącego rolę spoiwa, 2% wagowych ftalanu dwubutylu i 2% wagowych glikolu polietylenowego, pełniących rolę zmiękczaczy, 18% wagowych alkoholu izopropylowego i 18% wagowych toluenu, stanowiących rozpuszczalniki.Zn2SiO4 was synthesized by calcination at 1150°C of a mixture of ZnO and SiO2 oxides previously ground in a ball mill. After synthesis, the reaction product was ball milled for 7 h, 2%, 5% or 8 wt% of a mixture of 50 mol% AIF3 and 50 mol% CaB4O7 was added and again ball milled for 7 h. The obtained ceramic powders, introduced in the amount of 52% by weight, constituted the inorganic part of the slips for casting ceramic strips. As the organic part of the slurry, the following were added: 8% by weight of polyvinyl butyral as a binder, 2% by weight of dibutyl phthalate and 2% by weight of polyethylene glycol as softeners, 18% by weight of isopropyl alcohol and 18% by weight of toluene as solvents.
PL 241 887 B1PL 241 887 B1
Składniki gęstw mielono w młynku kulowym przez 3 h. Następnie przy użyciu urządzenia do odlewania otrzymano taśmy ceramiczne o grubości 80-100 mikrometrów w stanie wysuszonym. Z taśm ceramicznych wycinano laserem mniejsze arkusze. Na część arkuszy nanoszono sitodrukiem wzory testowe z pasty przewodzącej AgPd. Arkusze taśmy układano w stos i laminowano w prasie izostatycznej pod ciśnieniem 20 MPa w temperaturze 70°C przez 10 min. Następnie przeprowadzono współspiekanie warstw ceramicznych i przewodzących w temperaturze 900-950°C. Podczas procesu wypalania następowało usunięcie składników organicznych z surowej taśmy i warstw przewodzących.The slurry ingredients were ground in a ball mill for 3 h. Then, using a casting device, ceramic strips with a thickness of 80-100 microns were obtained in the dried state. Smaller sheets were laser cut from the ceramic tapes. Some of the sheets were screen-printed with test patterns made of conductive AgPd paste. The tape sheets were stacked and laminated in an isostatic press at 20 MPa and 70°C for 10 min. Then, ceramic and conductive layers were co-sintered at 900-950°C. During the firing process, organic components were removed from the raw tape and conductive layers.
Otrzymane taśmy ceramiczne wykazują niską stałą dielektryczną 6,1-6.6 dla częstotliwości 1 THz i relatywnie niską temperaturę wypalania, dzięki czemu stanowią obiecujące materiały na wielowarstwowe podłoża LTCC dla układów elektronicznych pracujących w bardzo wysokich częstotliwościach.The obtained ceramic tapes show a low dielectric constant of 6.1-6.6 for the frequency of 1 THz and a relatively low firing temperature, making them promising materials for multilayer LTCC substrates for electronic circuits operating at very high frequencies.
Drugi przykład realizacji wynalazkuSecond embodiment of the invention
Wykonano technologią LTCC serię podłoży do układów mikrofalowych opartych na krzemianie cynku Zn2SiO4 z dodatkiem 2% wagowych MgTiO3. W innych wariantach tego przykładu realizacji wykonano podłoża z dodatkiem 5% i 8% wagowych MgTiO3.A series of substrates for microwave systems based on zinc silicate Zn2SiO4 with the addition of 2% by weight MgTiO3 was made using the LTCC technology. In other variations of this embodiment, substrates were made with 5% and 8% by weight MgTiO3.
Proszek Zn2SiO4 mieszano z dodatkiem: 2%, 5% lub 8% wagowych MgTiO3 i mielono przez 7 h w młynku kulowym. Otrzymane proszki ceramiczne w ilości 52% wagowych, wprowadzano jako część nieorganiczną gęstw do odlewania taśm ceramicznych. Jako część organiczną gęstw zastosowano: 8% wagowych poliwinylobutyralu, 2% wagowych ftalanu dwubutylu i 2% wagowych glikolu polietylenowego, 18% wagowych alkoholu izopropylowego i 18% wagowych toluenu.Zn2SiO4 powder was mixed with the addition of: 2%, 5% or 8% by weight of MgTiO3 and ground for 7 h in a ball mill. The obtained ceramic powders in the amount of 52% by weight were introduced as an inorganic part of slips for casting ceramic strips. As the organic part of the slurry, the following were used: 8% by weight of polyvinyl butyral, 2% by weight of dibutyl phthalate and 2% by weight of polyethylene glycol, 18% by weight of isopropyl alcohol and 18% by weight of toluene.
Składniki gęstw mielono w młynku kulowym przez 3 h. Odlewano taśmy ceramiczne o grubości 80-100 mikrometrów. Z taśm ceramicznych wycinano laserem mniejsze arkusze. Na część arkuszy nanoszono sitodrukiem wzory testowe z pasty przewodzącej AgPd. Arkusze każdej taśmy układano w stos i laminowano w prasie izostatycznej pod ciśnieniem 20 MPa w temperaturze 70°C przez 10 min. Następnie przeprowadzano współspiekanie warstw ceramicznych i przewodzących w temperaturze 920-960°C.The slurry ingredients were ground in a ball mill for 3 hours. Ceramic strips with a thickness of 80-100 microns were cast. Smaller sheets were laser cut from the ceramic tapes. Some of the sheets were screen-printed with test patterns made of conductive AgPd paste. The sheets of each tape were stacked and laminated in an isostatic press at 20 MPa and 70°C for 10 min. Then, the ceramic and conductive layers were co-sintered at a temperature of 920-960°C.
Wytworzone taśmy ceramiczne charakteryzują się niską stałą dielektryczną 6,8-7,2 dla częstotliwości 1 THz i relatywnie niską temperaturą wypalania, odpowiednią dla technologii LTCC .The produced ceramic tapes are characterized by a low dielectric constant of 6.8-7.2 for the frequency of 1 THz and a relatively low firing temperature, suitable for the LTCC technology.
Trzeci przykład realizacji wynalazkuThird embodiment of the invention
Wykonano technologią LTCC serię podłoży do układów mikrofalowych opartych na krzemianie cynku Zn2SiO4 z dodatkiem 2% U2CO3. W innych wariantach tego przykładu realizacji wykonano podłoża z dodatkiem 5% i 8% wagowych U2CO3.A series of substrates for microwave systems based on zinc silicate Zn2SiO4 with the addition of 2% U2CO3 was made using the LTCC technology. In other variations of this embodiment, substrates were made with 5% and 8% U2CO3 by weight.
Proszek Zn2SiO4 mieszano z dodatkiem: 2%, 5% lub 8% wagowych Li2CO3 i mielono przez 7 h w młynku kulowym. Otrzymane proszki ceramiczne, wprowadzano w ilości 52% wagowych jako część nieorganiczną gęstw do odlewania taśm ceramicznych. Jako część organiczną gęstw zastosowano: 8% wagowych poliwinylobutyralu, 2% wagowych ftalanu dwubutylu i 2% wagowych glikolu polietylenowego, 18% wagowych alkoholu izopropylowego i 18% wagowych toluenu.Zn2SiO4 powder was mixed with the addition of: 2%, 5% or 8% by weight of Li2CO3 and ground for 7 h in a ball mill. The obtained ceramic powders were introduced in the amount of 52% by weight as the inorganic part of the slips for casting ceramic strips. As the organic part of the slurry, the following were used: 8% by weight of polyvinyl butyral, 2% by weight of dibutyl phthalate and 2% by weight of polyethylene glycol, 18% by weight of isopropyl alcohol and 18% by weight of toluene.
Składniki gęstw mielono w młynku kulowym przez 3 h. Następnie przy użyciu urządzenia do odlewania otrzymano taśmy ceramiczne o grubości 80-100 mikrometrów. Z taśm ceramicznych wycinano laserem mniejsze arkusze. Na część arkuszy nanoszono sitodrukiem wzory testowe z pasty przewodzącej AgPd. Arkusze każdej łaśmy układano w stos i laminowano w prasie izostatycznej pod ciśnieniem 20 MPa w temperaturze 70°C przez 10 min. Następnie przeprowadzano współspiekanie warstw ceramicznych i przewodzących w temperaturze 950-980°C.The slurry ingredients were ground in a ball mill for 3 h. Then, using a casting device, ceramic strips with a thickness of 80-100 microns were obtained. Smaller sheets were laser cut from the ceramic tapes. Some of the sheets were screen-printed with test patterns made of conductive AgPd paste. The sheets of each strip were stacked and laminated in an isostatic press at 20 MPa and 70°C for 10 min. Then, the ceramic and conductive layers were co-sintered at a temperature of 950-980°C.
Otrzymane taśmy ceramiczne odznaczają się niską stałą dielektryczną 6,3-6,8 dla częstotliwości 1 THz i relatywnie niską temperaturę wypalania, co predestynuje je do zastosowania na wielowarstwowe podłoża LTCC układów mikrofalowych.The obtained ceramic tapes are characterized by a low dielectric constant of 6.3-6.8 for the frequency of 1 THz and a relatively low firing temperature, which predestines them for use on multilayer LTCC substrates of microwave systems.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL424833A PL241887B1 (en) | 2018-03-09 | 2018-03-09 | Ceramic tape for LTCC microwave substrates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL424833A PL241887B1 (en) | 2018-03-09 | 2018-03-09 | Ceramic tape for LTCC microwave substrates |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL424833A1 PL424833A1 (en) | 2019-09-23 |
| PL241887B1 true PL241887B1 (en) | 2022-12-19 |
Family
ID=67979644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL424833A PL241887B1 (en) | 2018-03-09 | 2018-03-09 | Ceramic tape for LTCC microwave substrates |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL241887B1 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1317226C (en) * | 2005-09-09 | 2007-05-23 | 华中科技大学 | Low dielectric constant microwave dielectric ceramic material |
| CN106904960B (en) * | 2017-03-14 | 2020-01-14 | 电子科技大学 | Mg2SiO4-Li2TiO3Composite system LTCC material and preparation method thereof |
-
2018
- 2018-03-09 PL PL424833A patent/PL241887B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL424833A1 (en) | 2019-09-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Song et al. | Sintering behaviour and microwave dielectric properties of BaAl2− 2x (ZnSi) xSi2O8 ceramics | |
| Sasikala et al. | Forsterite-based ceramic–glass composites for substrate applications in microwave and millimeter wave communications | |
| Kwon et al. | Microwave dielectric properties of BaO–TeO2 binary compounds | |
| KR100426219B1 (en) | Dielectric Ceramic Compositions and Manufacturing Method of Multilayer components thereof | |
| Surendran et al. | The effect of glass additives on the microwave dielectric properties of Ba (Mg1/3Ta2/3) O3 ceramics | |
| Song et al. | Temperature-stable BaAl2Si2O8–Ba5Si8O21-based low-permittivity microwave dielectric ceramics for LTCC applications | |
| Kim et al. | Low-temperature sintering and microwave dielectric properties of Ba5Nb4O15–BaNb2O6 mixtures for LTCC applications | |
| WO2004094338A1 (en) | Lead-free glass for forming dielectric, glass ceramics composition for forming dielectric, dielectric and method for producing laminated dielectric | |
| Thomas et al. | Effect of Zn2+ substitution on the microwave dielectric properties of LiMgPO4 and the development of a new temperature stable glass free LTCC | |
| Xiang et al. | Low-firing and microwave dielectric properties of Na2YMg2V3O12 ceramic | |
| Qin et al. | Low-temperature sintering mechanism and microwave dielectric properties of ZnAl2O4-LMZBS composites | |
| Zhou et al. | A novel thermally stable low-firing LiMg4V3O12 ceramic: sintering characteristic, crystal structure and microwave dielectric properties | |
| JP2013166687A (en) | Dielectric ceramic and electronic component using the same | |
| Du et al. | A low-εr and high-Q microwave dielectric ceramic Li2SrSiO4 with abnormally low sintering temperature | |
| Chu et al. | Low-fire processing of microwave BaTi4O9 dielectric with crystalline CuB2O4 and BaCuB2O5 additives | |
| CN103113105B (en) | Low-temperature sintered high-dielectric-constant microwave dielectric ceramic and preparation method thereof | |
| Xing et al. | Synthesis of LiBGeO4 using compositional design and its dielectric behaviors at RF and microwave frequencies | |
| Zhao et al. | Low‐temperature‐sintered MgO‐based microwave dielectric ceramics with ultralow loss and high thermal conductivity | |
| Feng et al. | Sintering behavior and microwave dielectric properties of Li4Mg3 [Ti0. 8 (Mg1/3Ta2/3) 0.2] 2O9 ceramics with LiF additive for LTCC applications | |
| JP2008069056A (en) | Dielectric porcelain composition | |
| Subodh et al. | Microwave dielectric properties and vibrational spectroscopic analysis of MgTe2O5 ceramics | |
| JP5527053B2 (en) | Dielectric porcelain, dielectric porcelain manufacturing method, and electronic component | |
| PL241887B1 (en) | Ceramic tape for LTCC microwave substrates | |
| KR101849470B1 (en) | Low temperature co-fired microwave dielectric ceramics and manufacturing method thereof | |
| KR20200081774A (en) | Dielectric ceramics composition for high frequency device, ceramic substrate thereby and manufacturing method thereof |