TWI785255B

TWI785255B - 高ｑｌｔｃｃ介電組成物及裝置和共燒該組成物之方法

Info

Publication number: TWI785255B
Application number: TW108124229A
Authority: TW
Inventors: 彼得馬雷; 小華特Ｊ西墨斯
Original assignee: 美商菲洛公司
Priority date: 2018-07-11
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2022-12-01
Also published as: CN112823144B; US20210269363A1; KR20230132860A; TW202006751A; EP3802446A4; EP3802446A1; CN112823144A; JP7157867B2; KR102620106B1; WO2020014035A1; KR20210031487A; JP2021530421A

Abstract

本發明之LTCC裝置係由包含先質材料混合物(其在燒製時形成具有鋅-鎂-錳-矽氧化物主體之介電材料)之介電組成物所製造。

Description

高Q LTCC介電組成物及裝置和共燒該組成物之方法

本發明關於介電組成物，更特定而言關於在GHz高頻呈現介電常數K=4-12或至多約50及非常高的Q因數，且可用於使用貴金屬金屬化之低溫共燒陶瓷(LTCC)應用的基於鋅-鎂-錳-矽氧化物之介電組成物。

用於無線應用LTCC系統之最新技藝材料使用在1MHz之測量頻率，介電常數K=4-8且Q因數為約500-1,000之介電體。其通常使用混合高濃度的BaO-CaO-B₂O₃低軟化溫度玻璃之陶瓷粉末，使陶瓷可低溫稠化(在875℃或更低)而達成。此大體積玻璃會有降低該陶瓷之Q值的不欲影響。

本發明關於介電組成物，更特定而言關於在GHz高頻呈現介電常數K=4-12或至多約50(例如約4至約50)及非常高的Q因數，且可用於使用貴金屬金屬化之低溫共燒陶瓷(LTCC)應用的基於鋅-鎂-錳-矽酸鹽之介電組成物。Q因數=1/Df，其中Df為介電損失正切。Qf值為用以說明一般在GHz範圍之頻率的介電品質之參數。Qf可示為Qf=Q_*f，其中將測量頻率f(GHz)乘以此頻率之Q因數。現在的高頻應用對於在>10GHz具有大於500之非常高Q值之介電材料的需求漸增。

廣義而言，本發明之陶瓷材料包括混合適量的ZnO、MgO、MnO、與SiO₂，將這些材料在水性介質中一起研磨成約0.2至5.0微米之粒度D₅₀而製造之主體。將此漿體乾燥及在約900至1250℃煅燒約1至5小時而形成包括ZnO、MgO、MnO、與SiO₂之主體材料。然後將生成的主體材料以機械粉碎且混合助熔劑，及再度在水性介質中研磨成約0.5至1.0微米之粒度D₅₀。將研磨的陶瓷粉末乾燥及粉碎而製造細微分割粉末。生成粉末可被壓製成圓柱形小粒，及在約775至約925℃，較佳為約800至約900℃，更佳為約800至約880℃，更佳為約825至約880℃，或者約845至約885℃，且甚至更佳為約860至約880℃、或870℃至880℃的溫度燒製。最佳單值為850℃或880℃。燒製進行約1至約200分鐘，較佳為約5至約100分鐘，更佳為約10至約50分鐘，仍更佳為約20至約40分鐘，且最佳為約30分鐘的時間。

本發明之一具體實施例為一種包含先質(precursor)材料混合物(其在燒製時形成鋅-鎂-錳-矽氧化物主體材料，其無鉛且無鎘及可自身或組合其他氧化物而形成介電材料)之組成物。

在一較佳具體實施例中，該主體材料無鉛。在一替代性較佳具體實施例中，該主體材料無鎘。在一更佳具體實施例中，該主體材料無鉛且無鎘。

在一具體實施例中，該主體材料包含(i)5-40重量百分比，較佳為10-30重量百分比，更佳為15-25重量百分比之ZnO，(ii)0-25重量百分比，較佳為5-20重量百分比，更佳為0-10重量百分比之MgO，(iii)50-95重量百分比，較佳為 60-95重量百分比，更佳為65-95重量百分比，仍更佳為65-90重量百分比，且甚至更佳為70-85重量百分比之SiO₂，及(iv)0-5重量百分比，較佳為0.1-3重量百分比，更佳為0.5-2.5重量百分比之MnO。

在另一具體實施例中，該主體材料包含(i)5-40重量百分比，較佳為10-30重量百分比，更佳為15-25重量百分比之MgO，(ii)0-25重量百分比，較佳為5-20重量百分比，更佳為0-10重量百分比之ZnO，(iii)55-95重量百分比，較佳為60-95重量百分比，更佳為65-95重量百分比，且仍更佳為70-90重量百分比之SiO₂，及(iv)0-5重量百分比，較佳為0.1-3重量百分比，更佳為0.5-2.5重量百分比之MnO。

在另一具體實施例中，該主體材料包含(i)35-80重量百分比，較佳為40-75重量百分比，更佳為45-70重量百分比之MgO，(ii)0-30重量百分比，較佳為0-25重量百分比，更佳為5-20重量百分比之ZnO，(iii)25-65重量百分比，較佳為30-60重量百分比之SiO₂，及(iv)0-5重量百分比，較佳為0.1-3重量百分比，更佳為0.5-2.5重量百分比之MnO。

在另一具體實施例中，該主體材料包含(i)10-35重量百分比，較佳為10-25重量百分比之MgO，(ii)0-10重量百分比，較佳為0-5重量百分比之ZnO，(iii)70-85重量百分比，較佳為77-84重量百分比之SiO₂，及(iv)0-5重量百分比，較佳為0-3重量百分比之MnO。

本發明之一具體實施例可包括超過一種在他處揭示的主體或主體選擇。

本發明之介電材料可包括80-99重量百分比之至少一種在此揭示的主體材料，連同不超過括號內所示值之量的以下任何或全部：SiO₂(5重量百分比)、CaCO₃(5重量百分比)、H₃BO₃(8重量百分比)、Li₂CO₃(5重量百分比)、LiF(5重量百分比)、CaF₂(5重量百分比)、硼酸鋅(12重量百分比)、及0.1-5重量百分比之CuO。本發明之介電材料不含任何形式的鉛及任何形式的鎘。

本發明之介電材料可包括20-50重量百分比之至少一種在此揭示的主體材料，連同以下任何或全部：45-70重量百分比之SiO₂、0.1-5重量百分比之CaCO₃、0.1-8重量百分比之H₃BO₃、0.1-5重量百分比之Li₂CO₃、0.1-5重量百分比之CuO、0-5重量百分比之LiF、0-5重量百分比之CaF₂、及0-5重量百分比之硼酸鋅。

本發明之介電材料可包括40-60重量百分比之至少一種在此揭示的主體材料，連同以下任何或全部：30-50重量百分比之CaTiO₃、0-5重量百分比之SiO₂、0.1-5重量百分比之CaCO₃、0.1-8重量百分比之H₃BO₃、0.1-5重量百分比之Li₂CO₃、0-5重量百分比之CuO、0-5重量百分比之LiF、0-5重量百分比之CaF₂、及0-5重量百分比之硼酸鋅，無鉛且無鎘。

本發明之一具體實施例為一種無鉛且無鎘組成物，其包含在燒製時形成無鉛且無鎘介電材料的先質混合物，其包含：(a)0-40重量百分比之ZnO，(b)0-30重量百分比之MgO，(c)0-5重量百分比之MnO，(d)55-90重量百分比之SiO₂，(e)0-5重量百分比之CaO，(f)0-5重量百分比之TiO₂， (g)0.1-5重量百分比之B₂O₃，(h)0.1-5重量百分比之Li₂O，(i)0.1-5重量百分比之CuO，(j)0-5重量百分比之CaF₂，(k)0-5重量百分比之LiF，無鉛且無鎘。

本發明之一具體實施例為一種無鉛且無鎘組成物，其包含在燒製時形成無鉛且無鎘介電材料的先質混合物，其包含：(a)45-80重量百分比之ZnO，(b)0-20重量百分比之MgO，(c)0-5重量百分比之MnO，(d)15-40重量百分比之SiO₂，(e)0-5重量百分比之CaO，(f)0-5重量百分比之TiO₂，(g)0.1-8重量百分比之B₂O₃，(h)0-5重量百分比之Li₂O，(i)0.1-5重量百分比之CuO，(j)0-5重量百分比之CaF₂，(k)0-5重量百分比之LiF，無鉛且無鎘。

對於本發明之任何具體實施例，以零為界的材料範圍被視為支持在下限以0.01%或0.1%為界之類似範圍。

本發明之一具體實施例為一種無鉛且無鎘組成物，其包含在燒製時形成無鉛且無鎘介電材料的先質混合物，其包含：(a)0-25重量百分比之ZnO，(b)40-70重量百分比之MgO，(c)0-5重量百分比之MnO，(d)15-55重量百分比之SiO₂，(f)0-5重量百分比之CaO，(g)0-5重量百分比之TiO₂，(h)0.1-8重量百分比之B₂O₃，(i)0-5重量百分比之Li₂O，(j)0.1-5重量百分比之CuO，(k)0-5重量百分比之CaF₂，(l)0-5重量百分比之LiF，或以上之等效物，無鉛且無鎘。

在本發明之各具體實施例中，一種介電組成物可包括任何在他處揭示的主體材料，連同0.3-4重量百分比之CaF₂、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之Li₂CO₃、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同1-30重量百分比之SiO₂、0.3-4重量百分比之CaCO₃、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之Li₂CO₃、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同55-75重量百分比之SiO₂、0.3-4重量百分比之CaF₂、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之Li₂CO₃、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在一額外具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同2-50重量百分比之CaTiO₃、0.3-4重量百分比之CaCO₃、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之Li₂CO₃、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同2-50重量百分比之CaTiO₃、0.3-4重量百分比之CaF₂、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之Li₂CO₃、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同0.3-4重量百分比之CaCO₃、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之Li₂CO₃、及0.1-3重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同0-6重量百分比之硼酸、2-12重量百分比之硼酸鋅、0.2-3重量百分比之LiF、及0.1-3重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同2-50重量百分比之CaTiO₃、2-12重量百分比之硼酸鋅、0.2-3重量百分比之LiF、及0.1-3重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同0.3-4重量百分比之CaCO₃、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之Li₂CO₃、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同8-30重量百分比之SiO₂、0.3-4重量百分比之CaF₂、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之Li₂CO₃、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同55-75重量百分比之SiO₂、0.3-4重量百分比之CaCO₃、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之Li₂CO₃、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同2-50重量百分比之CaTiO₃、0.3-4重量百分比之CaCO₃、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之Li₂CO₃、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同0.3-4重量百分比之CaF₂、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之LiF、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同8-30重量百分比之SiO₂、0.3-4重量百分比之CaCO₃、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之LiF、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同55-75重量百分比之SiO₂、0.3-4重量百分比之CaF₂、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之LiF、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同2-50重量百分比之CaTiO₃、0.3-4重量百分比之CaCO₃、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之LiF、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同2-50重量百分比之CaTiO₃、0.3-4重量百分比之CaF₂、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之LiF、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同0-4重量百分比之CaCO₃、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0-4重量百分比之LiF、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同8-30重量百分比之SiO₂、0.3-4重量百分比之CaF₂、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之LiF、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

在另一具體實施例中，一種介電組成物包括任何在他處揭示的主體材料，連同55-75重量百分比之SiO₂、0.3-4重量百分比之CaCO₃、0.5-4重量百分比之H₃BO₃、0.1-4重量百分比之LiF、及0.1-1重量百分比之CuO，或以上之等效物。

對於各以零重量百分比為界之組成範圍，該範圍被視為亦教示下限為0.01重量百分比或0.1重量百分比之範圍。如60-90重量百分比之Ag+Pd+Pt+Au之教示表示任何或全部的列出成分均可以所述範圍存在於組成物中。

在另一具體實施例中，本發明亦關於一種無鉛且無鎘之介電組成物，其在燒製前包含任何在他處揭示的主體材料。

在另一具體實施例中，本發明關於一種電氣或電子組件，其在燒製前包含任何在此揭示的介電糊體，連同包含以下的導電糊體：(a)60-90重量百分比之Ag+Pd+Pt+Au，(b)1-10重量百分比之選自由過渡金屬之矽化物、碳化物、氮化物、及硼化物所組成的群組之添加劑，(c)0.5-10重量百分比之至少一種玻料，及(d)10-40重量百分比之有機部分。該電氣或電子組件可為高Q共振器、帶通濾波器、無線封裝系統、及其組合。

在另一具體實施例中，本發明關於一種形成電子組件之方法，其包含：將任何在此揭示的介電糊體施加於基板；及將該基板在足以燒結該介電材料的溫度燒製。

在另一具體實施例中，本發明關於一種形成電子組件之方法，其包含：將任何在此揭示的介電材料之粒子施加於基板；及將該基板在足以燒結該介電材料的溫度燒製。

在另一具體實施例中，本發明之方法包含形成電子組件，其包含：

(a1)將任何在此揭示的介電組成物施加於基板，或

(a2)將包含任何在此揭示的介電組成物之膠帶施加於基板，或

(a3)將複數個任何在此揭示的介電組成物之粒子緊壓而形成單片複合基板；及

(b)將該基板在足以燒結該介電材料的溫度燒製。

一種本發明之方法為將至少一層介電常數大於7之任何在此揭示的介電材料，結合至少一交錯分離層介電常數小於7之膠帶或糊體進行共燒之方法，而形成多層基板，其中該交錯層之介電常數不同。

應了解，在此各數值(百分比、溫度等)均前置「約」以推定。在任何具體實施例中，該介電材料均可以任何比例包含不同相，例如結晶與非晶，例如1：99至99：1(結晶：非晶)，其係以莫耳百分比或重量百分比表示。其他的比例包括10：90、20：80、30：70、40：60、50：50、60：40、70：30、80：20、及90：10，以及其間全部之值。在一具體實施例中，該介電糊體包括10-30重量百分比之結晶介電體、及70-90重量百分比之非晶介電體。

本發明之以上及其他特徵在以下更完整地說明，且尤其是在申請專利範圍中指明，以下的說明詳細敘述本發明之特定的例證性具體實施例，然而，其僅作為各種可使用本發明原理的方式之一些代表。

LTCC(低溫共燒陶瓷)為與低電阻金屬導體，如Ag、Au、Pt、或Pd、或其組合，在相對低的燒製溫度(低於1,000℃)共燒之多層玻璃陶瓷基板技術。有時其被稱為「玻璃陶瓷」，因為其主要組成物可由玻璃及氧化鋁或其他的陶瓷填料所組成。一些LTCC調配物為再結晶玻璃。玻璃在此可以玻料之形式提供，其可原處形成或被添加到組成物。在一些狀況可使用卑金屬，如鎳及其合金，理想上在非氧化大氣中，如氧分壓為10^-12至10^-8之大氣。「卑金屬」為金、銀、鈀、與鉑以外的任何金屬。合金金屬可包括Mn、Cr、Co、與Al。

切割來自介電材料漿體之流延帶，及形成已知為通孔之洞而造成層間的電連接。將該通孔以導電糊體填充。然後如所需連同共燒電阻，以印刷電路圖案。堆疊多層印刷基板。對該堆疊施加熱及壓力而將層黏結在一起。然後進行低溫(<1,000℃)燒結。將經燒結的堆疊鋸成最終尺寸，且如所需完成後燒製處理。

可用於汽車應用之多層結構可具有約5層陶瓷層，例如3-7或4-6層。在RF應用中，結構可具有10-25層陶瓷層。至於配線基板則可使用5-8層陶瓷層。

介電糊體。用以形成介電層之糊體可藉由混合有機媒液與介電原料而得到，如在此所揭示。亦可使用先質化合物(碳酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽)，其在燒製時轉化成此氧化物及複合氧化物，如以上所述。該介電材料係選擇含這些氧化物之化合物、或這些氧化物之先質，及將其以適當的比例混合而得到。決定此化合物在介電原料中的比例，使得在燒製後可得到所欲的介電層組成物。該介電原料(如他處所揭示)通常以平均粒度為約0.1至約3微米，且更佳為約1微米或以下之粉末形式使用。

有機媒液。糊體在此包括有機部分。該有機部分為或包括有機媒液，其為有機溶劑中黏合劑或水中黏合劑。在此使用的黏合劑之選擇並不嚴格；習知黏合劑，如乙基纖維素、聚乙烯基丁醇、乙基纖維素、與羥丙基纖維素、及其組合，均適合與溶劑一起使用。有機溶劑亦不嚴格，且可依照特定的施加方法(即印刷或片化)選自習知有機溶劑，如丁基卡必醇、丙酮、甲苯、乙醇、二乙二醇丁基醚、2,2,4-三甲基戊二醇單異丁酸酯(Texanol^®)、α-松脂醇、β-松脂醇、γ-松脂醇、十三碳醇、二乙二醇乙基醚(Carbitol^®)、二乙二醇丁基醚(Butyl Carbitol^®)、與丙二醇、及其摻合物。以Texanol^®商標銷售的產品得自田納西州Kingsport之Eastman Chemical Company；以Dowanol^®與Carbitol^®商標銷售者得自密西根州Midland之Dow Chemical Co.。

本發明介電糊體之有機部分無特殊限制。在一具體實施例中，本發明之介電糊體包括約10重量百分比至約40重量百分比，在另一具體實施例為約10重量百分比至約30重量百分比之有機媒液。該糊體經常含有約1至5重量百分比之黏合劑、及約10至50重量百分比之有機溶劑，其餘為介電成分(固體部分)。在一具體實施例中，本發明之介電糊體包括約60至約90重量百分比之他處揭示的固體部分、及約10重量百分比至約40重量百分比之本段及前段揭示的有機部分。如果需要，則本發明之糊體可含有至多約10重量百分比之其他添加劑，如分散劑、塑化劑、介電化合物、及絕緣化合物。

填料。為了使介電組成物不同的帶層之間的膨脹錯置最小，其可將填料，如菫青石、氧化鋁、鋯石、熔融矽石、鋁矽酸鹽、及其組合，以1-30重量百分比，較佳為2-20重量百分比，且更佳為2-15重量百分比之量，加入至一種或以上的此介電糊體。

燒製。然後將介電堆疊(二層或以上)在依照內電極層形成糊體中的導體型式而決定之大氣中燒製。若內電極層係由卑金屬導體(如鎳與鎳合金)形成，則燒製大氣可具有約10^-12至約10^-8atm之氧分壓。其應避免在低於約10^-12atm之分壓燒結，因為在此低壓，導體會不正常燒結且會從介電層分離。在高於約10^-8atm之氧分壓，內電極層會被氧化。最佳為約10^-11至約10^-9atm之氧分壓。亦可在周圍空氣中燒結在此揭示的介電組成物。然而，還原大氣(H₂、N₂、或H₂/N₂)會不欲地從介電糊體將Bi₂O₃還原成金屬鉍。

在此揭示的LTCC組成物及裝置之應用包括帶通濾波器(高通或低通)；電信用之無線傳輸器及接收器，包括蜂巢式應用、功率放大器模組(PAM)、RF前端模組(FEM)、WiMAX2模組、LTE升級模組、傳輸控制單位(TCU)、電力轉向(EPS)、引擎管理系統(EMS)、各種感應器模組、雷達模組、壓力感應器、照相機模組、小型調諧器模組、裝置及組件用之薄形模組、及IC測試板。帶通濾波器含有二主要零件，一為電容器，另一為感應器。由於需要更多產生充分電容之有效區域，低K材料適用於設計感應器，但不適合用於設計電容器。高K材料則相反。本發明人現已發現，可將低K(4-8)/中K(10-100)之LTCC材料共燒及置入單一組件中，可將低K材料用於設計感應器區域，及可將高K材料用於設計電容器區域，而具有最適化性能。

[實施例]

現提供以下實施例以例證本發明之較佳態樣，且不意圖限制本發明之範圍。

如在下表中所見到，混合適量的Mg(OH)₂、ZnO、MnO、與SiO₂，然後在水性介質中一起研磨至約0.2至1.5微米之粒度D₅₀。將此漿液乾燥及在約800至1250℃煅燒約1至10小時而形成包括MgO、ZnO、MnO、與SiO₂之主體材料。然後將生成的主體材料以機械粉碎且混合助熔劑與摻雜劑，及再度在水性介質中研磨至約0.5至1.0微米之粒度D₅₀。將研磨的陶瓷粉末乾燥及粉碎而製造細微分割粉末。將生成粉末壓製成圓柱形小粒，及在約880℃之溫度燒製約30分鐘。調配物係以重量百分比表示。

表1.主體組成物之重量百分比

表2.介電調配物之重量百分比

下表提出表2所述調配物的性質及性能數據。

表3.在880℃燒結30分鐘後之調配物1-14的K及Qf數據

表4包括調配物1-14在880℃燒結30分鐘後的組成物之重量百分比：

本發明進一步由以下項目定義。

第1項：一種無鉛且無鎘介電材料，其在燒製前包含：

(a)80-99重量百分比之至少一種主體材料，其選自於由主體 I、主體II、主體III、及主體IV所組成的群組，其中：

1. 主體I包含：

i)10-30重量百分比之ZnO，

ii)0-10重量百分比之MgO，

iii)65-90重量百分比之SiO₂，及

iv)0-5重量百分比之MnO；

2. 主體II包含：

i)10-30重量百分比之MgO，

ii)0-10重量百分比之ZnO，

iii)70-90重量百分比之SiO₂，及

iv)0-5重量百分比之MnO；

3. 主體III包含：

i)50-85重量百分比之ZnO，

ii)0-20重量百分比之MgO，

iii)15-40重量百分比之SiO₂，及

iv)0-5重量百分比之MnO；及

4. 主體IV包含：

i)45-70重量百分比之MgO，

ii)0-25重量百分比之ZnO，

iii)30-55重量百分比之SiO₂，及

iv)0-5重量百分比之MnO；

連同

(b)0-5重量百分比之SiO₂，

(c)0-5重量百分比之CaCO₃，

(d)0-5重量百分比之H₃BO₃，

(e)0-5重量百分比之Li₂CO₃，

(f)0-5重量百分比之CuO，

(g)0-5重量百分比之LiF，

(h)0-5重量百分比之CaF₂，及

(i)0-12重量百分比之硼酸鋅，

或任何以上的等效氧化物，無鉛且無鎘。

第2項：一種無鉛且無鎘介電材料，其在燒製前包含：

(a)20-50重量百分比之至少一種主體材料，其選自於由主體 I、主體II、主體III、及主體IV所組成的群組，其中：

1. 主體I包含：

i)10-30重量百分比之ZnO，

ii)0-10重量百分比之MgO，

iii)65-90重量百分比之SiO₂，及

iv)0-5重量百分比之MnO；

2. 主體II包含：

i)10-30重量百分比之MgO，

ii)0-10重量百分比之ZnO，

iii)70-90重量百分比之SiO₂，及

iv)0-5重量百分比之MnO；

3. 主體III包含：

i)50-85重量百分比之ZnO，

ii)0-20重量百分比之MgO，

iii)15-40重量百分比之SiO₂，及

iv)0-5重量百分比之MnO；

4. 主體IV包含：

i)45-70重量百分比之MgO，

ii)0-25重量百分比之ZnO，

iii)30-55重量百分比之SiO₂，及

iv)0-5重量百分比之MnO；

連同

(b)45-70重量百分比之SiO₂，

(c)0.1-5重量百分比之CaCO₃，

(d)0.1-8重量百分比之H₃BO₃，

(e)0.1-5重量百分比之Li₂CO₃，

(f)0.1-5重量百分比之CuO，

(g)0-5重量百分比之LiF，

(h)0-5重量百分比之CaF₂，及

(i)0-5重量百分比之硼酸鋅，

或任何以上的等效氧化物，無鉛且無鎘。

第3項：一種無鉛且無鎘介電材料，其在燒製前包含：

(a)40-60重量百分比之至少一種主體材料，其選自於由主體 I、主體II、主體III、及主體IV所組成的群組，其中：

1. 主體I包含：

i)10-30重量百分比之ZnO，

ii)0-10重量百分比之MgO，

iii)65-90重量百分比之SiO₂，及

iv)0-5重量百分比之MnO；

2. 主體II包含：

i)10-30重量百分比之MgO，

ii)0-10重量百分比之ZnO，

iii)70-90重量百分比之SiO₂，及

iv)0-5重量百分比之MnO；

3. 主體III包含：

i)50-85重量百分比之ZnO，

ii)0-20重量百分比之MgO，

iii)15-40重量百分比之SiO₂，及

iv)0-5重量百分比之MnO；

4. 主體IV包含：

i)45-70重量百分比之MgO，

ii)0-25重量百分比之ZnO，

iii)30-55重量百分比之SiO₂，及

iv)0-5重量百分比之MnO；

連同

(b)30-50重量百分比之CaTiO₃，

(c)0-5重量百分比之SiO₂，

(d)0.1-5重量百分比之CaCO₃，

(e)0.1-8重量百分比之H₃BO₃，

(f)0.1-5重量百分比之Li₂CO₃，

(g)0-5重量百分比之CuO，

(h)0-5重量百分比之LiF，

(i)0-5重量百分比之CaF₂，及

(j)0-5重量百分比之硼酸鋅，

或任何以上的等效氧化物，無鉛且無鎘。

第4項：如第1-3項中任一之介電材料，其中該介電材料為粉末形式。

第5項：一種無鉛且無鎘組成物，其包含在燒製時形成無鉛且無鎘介電材料的先質混合物，其包含：

(a)0-40重量百分比之ZnO，

(b)0-30重量百分比之MgO，

(c)0-5重量百分比之MnO，

(d)55-90重量百分比之SiO₂，

(e)0-5重量百分比之CaO，

(f)0-5重量百分比之TiO₂，

(g)0.1-5重量百分比之B₂O₃，

(h)0.1-5重量百分比之Li₂O，

(i)0.1-5重量百分比之CuO，

(j)0-5重量百分比之CaF₂，及

(k)0-5重量百分比之LiF，

無鉛且無鎘。

第6項：一種無鉛且無鎘組成物，其包含在燒製時形成無鉛且無鎘介電材料的先質混合物，其包含：

(a)30-50重量百分比之ZnO，

(b)0-10重量百分比之MgO，

(c)0-5重量百分比之MnO，

(d)5-25重量百分比之SiO₂，

(e)8-28重量百分比之CaO，

(f)15-35重量百分比之TiO₂，

(g)0.1-5重量百分比之B₂O₃，

(h)0.1-5重量百分比之Li₂O，

(i)0-5重量百分比之CuO，

(j)0-5重量百分比之CaF₂，

(k)0-5重量百分比之LiF，

無鉛且無鎘。

第7項：一種無鉛且無鎘組成物，其包含在燒製時形成無鉛且無鎘介電材料的先質混合物，其包含：

(a)45-80重量百分比之ZnO，

(b)0-20重量百分比之MgO，

(c)0-5重量百分比之MnO，

(d)15-40重量百分比之SiO₂，

(e)0-5重量百分比之CaO，

(f)0-5重量百分比之TiO₂，

(g)0.1-8重量百分比之B₂O₃，

(h)0-5重量百分比之Li₂O，

(i)0.1-5重量百分比之CuO，

(j)0-5重量百分比之CaF₂，

(k)0-5重量百分比之LiF，

無鉛且無鎘。

第8項：一種無鉛且無鎘組成物，其包含在燒製時形成無鉛且無鎘介電材料的先質混合物，其包含：

(a)0-25重量百分比之ZnO，

(b)40-70重量百分比之MgO，

(c)0-5重量百分比之MnO，

(d)15-55重量百分比之SiO₂，

(e)0-5重量百分比之CaO，

(f)0-5重量百分比之TiO₂，

(g)0.1-8重量百分比之B₂O₃，

(h)0-5重量百分比之Li₂O，

(i)0.1-5重量百分比之CuO，

(j)0-5重量百分比之CaF₂，

(k)0-5重量百分比之LiF，

無鉛且無鎘。

第9項：如第1-4項中任一之無鉛且無鎘介電材料、或如第5-8項中任一之介電組成物，其中該材料或組成物在燒製後之Qf值當在大於1GHz測量時為至少5000。

第10項：如第1-4項中任一之無鉛且無鎘介電材料、或如第5-8項中任一之介電組成物，其中該材料或組成物在燒製後之介電常數K為3-50。

第11項：一種電氣或電子組件，其在燒製前包含如第1-4項中任一之無鉛且無鎘介電材料、或如第5-8項中任一之介電組成物，連同包含以下的導電糊體：

a. 60-90重量百分比之Ag+Pd+Pt+Au，

b. 1-10重量百分比之選自於由過渡金屬之矽化物、碳化物、氮化物、及硼化物所組成的群組之添加劑，

c. 0.5-10重量百分比之至少一種玻料，及

d. 10-40重量百分比之有機部分。

第12項：如第10項之電氣或電子組件，其中該電氣或電子組件選自於由高Q共振器、電磁干涉濾波器、帶通濾波器、無線封裝系統、及其組合所組成的群組。

第13項：一種形成電子組件之方法，其包含：

(a1)將如第1-4項中任一之介電材料、或如第5-8項中任一之介電組成物施加於基板；或

(a2)將包含如第1-4項中任一之介電材料、或如第5-8項中任一之介電組成物之膠帶施加於基板；或

(a3)將複數個如第1-4項中任一之介電材料、或如第5-8項中任一之介電組成物之粒子緊壓而形成單片複合基板；及

(b)將該基板在足以燒結該介電材料的溫度燒製。

第14項：如第13項之方法，其中該燒製係在約800℃至約900℃的溫度進行。

第15項：一種將至少一層介電常數小於7之如第1-4項中任一之介電材料、或如第5-8項中任一之介電組成物，結合至少一交錯分離層介電常數大於7之膠帶或糊體進行共燒之方法，而形成多層基板，其中該等交錯層之介電常數不同。

第16項：如第15項之方法，其中該燒製係在約800℃至約900℃的溫度進行。

所屬技術領域者可容易得知額外的優點及修改。因此，本發明之廣義態樣不受在此所示及揭述的指定細節及例證性實施例限制。因而可進行各種修改而不背離如所附的申請專利範圍及其均等物所界定之一般發明概念之精神或範圍。

Claims

一種無鉛且無鎘介電材料，其在燒製前包含：(a)80-99重量百分比之至少一種主體材料，其選自於由主體I、主體II、主體III、及主體IV所組成的群組，其中：1.主體I包含：i)10-30重量百分比之ZnO，ii)0-10重量百分比之MgO，iii)65-90重量百分比之SiO₂，及iv)0.01-5重量百分比之MnO；2.主體II包含：i)10-30重量百分比之MgO，ii)0-10重量百分比之ZnO，iii)70-90重量百分比之SiO₂，及iv)0.01-5重量百分比之MnO；3.主體III包含：i)50-85重量百分比之ZnO，ii)0-20重量百分比之MgO，iii)15-40重量百分比之SiO₂，及iv)0-5重量百分比之MnO；及4.主體IV包含：i)45-70重量百分比之MgO，ii)0-25重量百分比之ZnO，iii)30-55重量百分比之SiO₂，及iv)0.01-5重量百分比之MnO；連同(b)0-5重量百分比之SiO₂，(c)0-5重量百分比之CaCO₃，(d)0-8重量百分比之H₃BO₃，(e)0-5重量百分比之Li₂CO₃，(f)0.1-5重量百分比之CuO，(g)0-5重量百分比之LiF，(h)0-5重量百分比之CaF₂，及(i)0-12重量百分比之硼酸鋅，其無鉛且無鎘，且該無鉛且無鎘介電材料在燒製後之介電常數至多為50。
一種無鉛且無鎘介電材料，其在燒製前包含：(a)20-50重量百分比之至少一種主體材料，其選自於由主體I、主體II、主體III、及主體IV所組成的群組，其中：1.主體I包含：i)10-30重量百分比之ZnO，ii)0-10重量百分比之MgO，iii)65-90重量百分比之SiO₂，及iv)0-5重量百分比之MnO；2.主體II包含：i)10-30重量百分比之MgO，ii)0-10重量百分比之ZnO，iii)70-90重量百分比之SiO₂，及iv)0-5重量百分比之MnO； 3.主體III包含：i)50-85重量百分比之ZnO，ii)0-20重量百分比之MgO，iii)15-40重量百分比之SiO₂，及iv)0-5重量百分比之MnO；及4.主體IV包含：i)45-70重量百分比之MgO，ii)0-25重量百分比之ZnO，iii)30-55重量百分比之SiO₂，及iv)0-5重量百分比之MnO；連同(b)45-70重量百分比之SiO₂，(c)0.1-5重量百分比之CaCO₃，(d)0.1-8重量百分比之H₃BO₃，(e)0.1-5重量百分比之Li₂CO₃，(f)0.1-5重量百分比之CuO，(g)0-5重量百分比之LiF，(h)0-5重量百分比之CaF₂，及(i)0-5重量百分比之硼酸鋅，其無鉛且無鎘。
一種無鉛且無鎘介電材料，其在燒製前包含：(a)40-60重量百分比之至少一種主體材料，其選自於由主體I、主體II、主體III、及主體IV所組成的群組，其中：1.主體I包含：i)10-30重量百分比之ZnO， ii)0-10重量百分比之MgO，iii)65-90重量百分比之SiO₂，及iv)0-5重量百分比之MnO；2.主體II包含：i)10-30重量百分比之MgO，ii)0-10重量百分比之ZnO，iii)70-90重量百分比之SiO₂，及iv)0-5重量百分比之MnO；3.主體III包含：i)50-85重量百分比之ZnO，ii)0-20重量百分比之MgO，iii)15-40重量百分比之SiO₂，及iv)0-5重量百分比之MnO；及4.主體IV包含：i)45-70重量百分比之MgO，ii)0-25重量百分比之ZnO，iii)30-55重量百分比之SiO₂，及iv)0-5重量百分比之MnO；連同(b)30-50重量百分比之CaTiO₃，(c)0-5重量百分比之SiO₂，(d)0.1-5重量百分比之CaCO₃，(e)0.1-8重量百分比之H₃BO₃，(f)0.1-5重量百分比之Li₂CO₃，(g)0-5重量百分比之CuO， (h)0-5重量百分比之LiF，(i)0-5重量百分比之CaF₂，及(j)0-5重量百分比之硼酸鋅，其無鉛且無鎘。
如請求項1至3中任一項之介電材料，其中該介電材料為粉末形式。
一種無鉛且無鎘組成物，其包含在燒製時形成無鉛且無鎘介電材料的先質(precursor)混合物，該無鉛且無鎘介電材料包含：(a)0-40重量百分比之ZnO，(b)0-30重量百分比之MgO，(c)0-5重量百分比之MnO，(d)55-90重量百分比之SiO₂，(e)0-5重量百分比之CaO，(f)0-5重量百分比之TiO₂，(g)0.1-5重量百分比之B₂O₃，(h)0.1-5重量百分比之Li₂O，(i)0.1-5重量百分比之CuO，(j)0.01-5重量百分比之CaF₂，及(k)0-5重量百分比之LiF，無鉛且無鎘。
一種無鉛且無鎘組成物，其包含在燒製時形成無鉛且無鎘介電材料的先質混合物，該無鉛且無鎘介電材料包含：(a)30-50重量百分比之ZnO，(b)0-10重量百分比之MgO， (c)0-5重量百分比之MnO，(d)5-25重量百分比之SiO₂，(e)8-28重量百分比之CaO，(f)15-35重量百分比之TiO₂，(g)0.1-5重量百分比之B₂O₃，(h)0.1-5重量百分比之Li₂O，(i)0-5重量百分比之CuO，(j)0.01-5重量百分比之CaF₂，(k)0-5重量百分比之LiF，無鉛且無鎘。
一種無鉛且無鎘組成物，其包含在燒製時形成無鉛且無鎘介電材料的先質混合物，該無鉛且無鎘介電材料包含：(a)45-80重量百分比之ZnO，(b)0-20重量百分比之MgO，(c)0-5重量百分比之MnO，(d)15-40重量百分比之SiO₂，(e)0-5重量百分比之CaO，(f)0-5重量百分比之TiO₂，(g)0.1-8重量百分比之B₂O₃，(h)0-5重量百分比之Li₂O，(i)0.1-5重量百分比之CuO，(j)0.01-5重量百分比之CaF₂，(k)0-5重量百分比之LiF，無鉛且無鎘。
一種無鉛且無鎘組成物，其包含在燒製時形成無鉛且無鎘介電材料的先質混合物，該無鉛且無鎘介電材料包含：(a)0-25重量百分比之ZnO，(b)40-70重量百分比之MgO，(c)0-5重量百分比之MnO，(d)15-55重量百分比之SiO₂，(e)0-5重量百分比之CaO，(f)0-5重量百分比之TiO₂，(g)0.1-8重量百分比之B₂O₃，(h)0-5重量百分比之Li₂O，(i)0.1-5重量百分比之CuO，(j)0.01-5重量百分比之CaF₂，(k)0-5重量百分比之LiF，無鉛且無鎘。
如請求項1-4中任一項之無鉛且無鎘介電材料、或如請求項5-8中任一項之介電組成物，其中該材料或組成物在燒製後之Qf值當在大於1GHz測量時為至少5000。
如請求項1-4中任一項之無鉛且無鎘介電材料、或如請求項5-8中任一項之介電組成物，其中該材料或組成物在燒製後之介電常數K為3-50。
一種電氣或電子組件，其在燒製前包含如請求項1-4中任一項之無鉛且無鎘介電材料、或如請求項5-8中任一項之介電組成物，連同包含以下的導電糊體：(a)60-90重量百分比之Ag+Pd+Pt+Au，(b)1-10重量百分比之選自於由過渡金屬之矽化物、碳化物、氮化物、及硼化物所組成的群組之添加劑，(c)0.5-10重量百分比之至少一種玻料，及 (d)10-40重量百分比之有機部分。
如請求項11之電氣或電子組件，其中該電氣或電子組件選自於由高Q共振器、電磁干涉濾波器、帶通濾波器、無線封裝系統、及其組合所組成的群組。
一種形成電子組件之方法，其包含：(a1)將如請求項1-4中任一項之介電材料、或如請求項5-8中任一項之介電組成物施加於基板；或(a2)將包含如請求項1-4中任一項之介電材料、或如請求項5-8中任一項之介電組成物之膠帶施加於基板；或(a3)將複數個如請求項1-4中任一項之介電材料、或如請求項5-8中任一項之介電組成物之粒子緊壓，而形成單片複合基板；及(b)將該基板在足以燒結該介電材料的溫度燒製。
如請求項13之方法，其中該燒製係在約800℃至約900℃的溫度進行。
一種將至少一層介電常數小於7之如請求項1-4中任一項之介電材料、或如請求項5-8中任一項之介電組成物，結合至少一交錯分離層介電常數大於7之膠帶或糊體進行共燒之方法，而形成多層基板，其中該等交錯層之介電常數不同。
如請求項15之方法，其中該燒製係在約800℃至約900℃的溫度進行。