一种低温烧结低介C0G微波介质材料及其制备方法技术

技术编号:15419499 阅读:246 留言:0更新日期:2017-05-25 12:57
本发明专利技术涉及微波介质材料技术领域,具体涉及一种低温烧结低介电常数C0G特性微波介质材料,主料为BaSi

【技术实现步骤摘要】
一种低温烧结低介C0G微波介质材料及其制备方法
本专利技术涉及微波介质材料
,具体涉及一种低温烧结低介C0G微波介质材料及其制备方法。
技术介绍
近年来,随着微波通讯技术的发展,对元器件的小型化、集成化以及模块化的要求也越来越迫切。低温共烧陶瓷LTCC以其优异的电学、机械、热学及工艺特性,已经成为电子器件模块化的主要技术之一,要实现无源元件的集成化、模块化,必须开发新的LTCC材料体系。LTCC技术必须满足以下几点要求:首先烧结温度要低于960℃以便与银电极共烧,拥有一个低的介电常数避免信号传输延迟,其次需要拥有高的Q·f值以便满足工作频率的要求,最后温度系数要接近于0实现系数的稳定性。射频微波多层片式电容器广泛应用于移动通讯的基站,直放站,军用电台、雷达,广播电视发射机,MRI磁共振医疗设备,大功率激光设备,同步加速器,高速铁路应答等设备,设备、微波多层片式瓷介电容器的特点是高Q值、低ESR、高FER(自谐振频率)、高可靠。通常εr、Q·f和τf之间存在一定相互制约关系,高介电常数与高Q·f和低τf是相互矛盾的,器件的小型化要求材料的介电常数能够提高,材料的Q·f值将会降低,τf绝对值也会随之而增大。电容器的损耗由两部分组成,即介质损耗和金属损耗。30MHz以下介质损耗占主导地位,30MHz以上由于“趋肤效应”金属损耗变大,逐渐占主导地位。为了获得高频下更低的ESR,必须降低金属损耗,因此现在开始采用方阻更低的Ag或Cu作内部电极材料,由于Ag的熔点低(961℃),必须要求陶瓷的烧结温度降低到950℃以下。因此低温烧结的高Q值、低介电常数介质材料成为材料研发工作者的一个热点研发方向。
技术实现思路
针对上述问题中存在的不足之处,本专利技术提供一种低温烧结低介电常数C0G特性微波介质材料。为实现上述目的,本专利技术提供一种低温烧结低介电常数C0G特性微波介质材料,包括:主料、副料、改性添加剂和烧结助剂;其中,所述主料为BaSi2O5;所述副料为Zn2SiO4;所述改性添加剂为Al2O3、MnO、CeO2、CoO、Nb2O5、ZrO2的一种或多种;所述烧结助剂为B2O3、SiO2、ZnO、Li2CO3、MgO中的一种或多种。上述的低温烧结低介电常数C0G特性微波介质材料中,优选为,各成分摩尔份数为:所述BaSi2O5为65~85份;所述Zn2SiO4为2~10份;所述Al2O3为0~4份;所述MnO为0.1~0.5份;所述CeO2为0~0.5份;所述CoO为0.1~1份;所述Nb2O5为0~5份;所述ZrO2为0~4份;所述烧结助剂共5~20份。上述的低温烧结低介电常数C0G特性微波介质材料中,优选为,各成分摩尔份数为:所述BaSi2O5为70~75份;所述Zn2SiO4为4~8份;所述Al2O3为2份;所述MnO为0.3份;所述CeO2为0.3份;所述CoO为0.5份;所述Nb2O5为2份;所述ZrO2为2份;所述烧结助剂共10~15份。一种低温烧结低介电常数C0G特性微波介质材料的制备方法,包括如下步骤:将BaO的前驱体、SiO2的前驱体按比例混合,进行球磨、烘干、过筛后在1000℃~1100℃煅烧2.5~5小时后获得BaSi2O5;将ZnO的前驱体、SiO2的前驱体按比例混合,进行球磨、烘干、过筛后在1150℃~1250℃煅烧2.5~5小时后获得Zn2SiO4;所述BaSi2O5与所述Zn2SiO4,所述Al2O3、所述MnO、所述CeO2、所述CoO、所述Nb2O5、所述ZrO2的一种或多种,由所述B2O3、所述SiO2、所述ZnO、所述Li2CO3、所述MgO中的一种或多种,按比例混合、球磨、烘干、过筛后获得微波介质材料;将微波介质材料造粒后在4~6MPa压力下制成坯体,再将坯体排胶,排胶温度为500℃、升温速率为2℃/min、保温1小时,再以3~8℃/min升温至850~950℃对排胶后的坯体进行烧结保温2~5小时后随炉自然冷却。上述的低温烧结低介电常数C0G特性微波介质材料的制备方法中,优选为,所述BaO的前驱体为BaO、Ba(OH)2、BaCO3中的一种或多种;所述SiO2的前驱体为SiO2、H2SiO3中的一种或两种;所述ZnO的前驱体为ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3中的一种或多种。上述的C0G微波介质材料的制备方法中,优选为,将所述B2O3、所述SiO2、所述ZnO、所述Li2CO3、所述MgO中的一种或多种按比例混合,进行球磨、烘干、过筛后在500~700℃煅烧2.5~5小时后获得烧结助剂。在上述技术方案中,本专利技术实施例提供的低温烧结低介电常数C0G特性微波介质材料及制备方法,与现有技术相比具有以下优点:1、能够在较低温度(850~950℃)下烧结,陶瓷粉具备成分均一、粒度分布窄、分散性好、成型性工艺好,烧结后瓷体致密、无杂质和少缺陷,其相对介电常数在8~12系列变化、室温损耗角正切<4×10-4、绝缘电阻>1×1012Ω、在-55~125℃范围内电容温度系数为0±30ppm/℃、容量温度特性稳定、品质因数Q·f值很高。2、此C0G微波介质材料制备方法及工艺简单、设备成熟及投入成本较低、易于实现工业化生产,可快捷、稳定实现从材料配方向微波介质材料产品批量生产转化。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步说明。应该强调的是,下述说明仅仅是示例性的,而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。(1)主料的制备主料BaSi2O5的制备方法:将纯度均为99.0%以上的BaCO30.1mol、SiO20.2mol混合,加入氧化锆球和去离子水进行球磨混合,球磨时间8小时,在120℃烘5小时至干燥,过40目筛后,在1050±50℃煅烧混合物2.5h,即得主成分BaSi2O5。(2)副料的制备副料Zn2SiO4的制备方法:将纯度均为99.0%以上的ZnO0.2mol、SiO20.1mol混合,加入氧化锆球和去离子水进行球磨混合,球磨时间8小时,在120℃烘5小时至干燥,过40目筛后,在1200±50℃煅烧混合物2.5h,即得主成分Zn2SiO4。(3)烧结助剂的制备LBS烧结助剂的制备方法:按质量比例为1.5:1:1称取原料Li2CO3、H3BO3、SiO2混合,加入氧化锆球进行球磨,球磨时间为6小时,在80℃烘10小时至干燥,过100目筛后,在600℃煅烧4小时后获得。LMZBS烧结助剂的制备方法:按质量比例为2.5:2.5:2:1:1称取原料Li2CO3、Mg(OH)2、H3BO3、ZnO、SiO2混合,加入氧化锆球进行球磨,球磨时间为6小时,在80℃烘10小时至干燥,过100目筛后,在560℃煅烧4小时后获得。(4)配方设计及圆片性能本低温烧结C0G特性微波介质材料配方如表1所示,按设计比例在主/副料中添加烧结助剂和改性添加剂,加入氧化锆球进行球磨,球磨时间为5小时,在120℃烘6小时至干燥,过100目筛后获得。微波介质陶瓷材料的制备:将微波介质材料加入6.5wt%的PVA(聚乙烯醇)水溶液粘合造粒;分别在4Mpa和6MPa压力下压制成圆片和圆柱坯体,将坯体排胶,排胶温度为500℃、升温速率为2℃/min、保温1小时,去除粘合剂;将排胶后的坯体在850~950℃下烧结,保温2~本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种低温烧结低介电常数C0G特性微波介质材料,其特征在于,包括:主料、副料、改性添加剂和烧结助剂;其中,所述主料为BaSi

【技术特征摘要】
1.一种低温烧结低介电常数C0G特性微波介质材料,其特征在于,包括:主料、副料、改性添加剂和烧结助剂;其中,所述主料为BaSi2O5;所述副料为Zn2SiO4;所述改性添加剂为Al2O3、MnO、CeO2、CoO、Nb2O5、ZrO2的一种或多种;所述烧结助剂为B2O3、SiO2、ZnO、Li2CO3、MgO中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的低温烧结低介电常数C0G特性微波介质材料,其特征在于,各成分摩尔份数为:所述BaSi2O5为65~85份;所述Zn2SiO4为2~10份;所述Al2O3为0~4份;所述MnO为0.1~0.5份;所述CeO2为0~0.5份;所述CoO为0.1~1份;所述Nb2O5为0~5份;所述ZrO2为0~4份;所述烧结助剂共5~20份。3.根据权利要求2所述低温烧结低介电常数C0G特性微波介质材料,其特征在于,各成分摩尔份数为:所述BaSi2O5为70~75份;所述Zn2SiO4为4~8份;所述Al2O3为2份;所述MnO为0.3份;所述CeO2为0.3份;所述CoO为0.5份;所述Nb2O5为2份;所述ZrO2为2份;所述烧结助剂共10~15份。4.一种如权利要求1-3中任一所述的低温烧结低介电常数C0G特性微波介质材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将BaO的前驱体、SiO2的前驱体按比例混合,进行球磨、烘干、过筛后在1000℃~1100℃煅...

【专利技术属性】
技术研发人员:宋蓓蓓程华容杨魁勇齐世顺杨喻钦
申请(专利权)人:北京元六鸿远电子科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1