高介电常数LTCC介电组合物和装置制造方法及图纸

电子装置是由介电组合物生产的，所述介电组合物包含前体材料的混合物，通过焙烧，其形成了包含钡‑钛‑钨‑硅氧化物的介电材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高介电常数LTCC介电组合物和装置专利技术背景1.专利
本专利技术涉及介电组合物，且更具体地涉及钡-钛-硅-钨酸盐基介电组合物，其表现出介电常数K＝900-2500，并且其可以用于低温共烧陶瓷(LTCC)应用，其中贵金属金属化。2.相关领域描述现有技术在用于无线应用的LTCC系统中所用的材料使用了在测量频率1MHz时介电常数K＝4-8和Q因子为约400-1000的介电材料。这通常是通过使用混合了高浓度的BaO-CaO-B2O3低软化温度玻璃的陶瓷粉末来实现的，所述低软化温度玻璃使得陶瓷低温致密化(900℃或者更低)。这种大体积玻璃可具有降低所述陶瓷的K和Q值的不期望的效果。Q因子＝1/Df，其中Df是介电损耗角正切。存在着对于高K值的介电材料日益增加的需求。但是，更大的挑战是在低于900℃的温度烧结高K介电材料。
技术实现思路
本专利技术涉及介电组合物，且更具体地涉及钡-钛-硅-钨酸盐基介电组合物，所述组合物表现出介电常数K＝900-2500，并且其可以用于低温共烧陶瓷(LTCC)应用，其中贵金属金属化。在电磁干扰滤波器应用中存在着对于具有非常高的K值(大于100)的介电材料日益增加的需求。宽泛地，本专利技术的陶瓷材料包括主体材料，其是通过混合适量的BaCO3，TiO2，WO3和SiO2前体，将这些材料在含水介质中一起研磨到粒度D50为约0.2-1.5μm来制备的。将这种浆料干燥并在约800-1000℃煅烧约1-5小时来形成包括BaO，TiO2，WO3和SiO2的主体材料。然后将所形成的主体材料机械粉碎并且与助熔剂混合，并且在含水介质中再次研磨到粒度D50为约0.5-1.0μm。将该研磨的陶瓷粉末干燥并粉碎来产生细分散的粉末。所形成的粉末可以被压成圆柱形粒料并在约800-1000℃，或者775至约900℃，优选约840℃至约900℃，更优选约820至约890℃，仍然更优选约845至约885℃和最优选在约880℃的温度下焙烧约1至约200分钟，优选约5至约100分钟，更优选约10至约50分钟，仍然更优选约20至约40分钟和最优选约30分钟。本专利技术的一个实施方案是一种组合物，所述组合物包含前体材料的混合物，通过焙烧，其形成了包含钡-钛-硅-钨氧化物主体材料的无铅和无镉的介电材料。根据前段的混合物还可以进一步包含前体，其通过焙烧，使得所述介电材料进一步包含选自以下的一种或多种：铋，锌，硼，锂，铜和锰。该另外的金属可以被认为是掺杂剂。任何介电材料的介电常数大于100，优选大于800，更优选大于900和依次更优选大于1000，1100，1200，1300，1400，1500，1600，1700，1800，1900，2000，2100，2200，2300，2400，2500，2600，2700，2800，2900，3000。更优选本文公开的任何介电材料的介电常数为约900至约2500。这个段的目的是提供对于介电常数800-3000的全部值的支持，即，其之间的每个值和其之间的全部范围。在一个优选的实施方案中，该主体材料不包括铅。在一个可选的优选的实施方案中，该主体材料不包括镉。在一个更优选的实施方案中，该主体材料不包括铅和镉。在一个优选的实施方案中，该主体材料包含(i)45-80wt％的BaO，优选50-75wt％的BaO，更优选53-73wt％的BaO，仍然更优选55-70wt％的BaO；(ii)10-50wt％的TiO2，优选20-40wt％的TiO2，(iii)0.1-30wt％的WO3，优选0.1-25wt％的WO3，更优选0.5-20wt％的WO3，和(iv)0.01-10wt％的SiO2，优选0.01-7wt％的SiO2，更优选0.05-5wt％的SiO2和仍然更优选0.2-4wt％的SiO2。此处这个段和其他段中的全部的百分比，时间，温度和其他参数值可以假定在可选的实施方案中是用修正词“约”作为前缀的。在另一个实施方案中，介电组合物包括前段公开的主体材料和(i)0.1-15wt％的Bi2O3，优选0.5-10wt％的Bi2O3，(ii)0.1-15wt％的ZnO，优选0.5-10wt％的ZnO，(iii)0.01-10wt％的B2O3，优选0.1-5wt％的B2O3，(iv)0.01-10wt％的Li2O，优选0.01-5wt％的Li2O，(v)0.01-5wt％的CuO，优选0.01-2wt％的CuO，和(vi)0.01-5wt％，优选0.01-2wt％的选自MnO2，Mn2O3和MnO的至少一种。在另一个实施方案中，本专利技术的主体介电材料是一种无铅和无镉的介电浆料，其包含固体部分，其中该固体部分包含：约53.0wt％至约73.0wt％的BaO；约20.0wt％至约40.0wt％的TiO2；约0.5wt％至约20.0wt％的WO3；和约0.05wt％至约5.0wt％的SiO2。在另一实施方案中，本专利技术的介电材料包括前段所述的主体材料以及约0.1至约10.0wt％的Bi2O3；约0.1至约10.0wt％的ZnO；约0.01至约5.0wt％的H3BO3；约0.01至约5.0wt％的Li2CO3；约0.01至约2.0wt％的CuO；和约0.01至约2.0wt％的选自MnO2，Mn2O3和MnO的至少一种。一种包含前体混合物的组合物，其通过焙烧形成介电材料，该混合物进一步包含：约53.0wt％至约73.0wt％的BaO；约20.0wt％至约40.0wt％的TiO2；约0.5wt％至约20.0wt％的WO3；约0.05wt％至约5.0wt％的SiO2；约0.1至约10.0wt％的Bi2O3；约0.1至约10.0wt％的ZnO；约0.01至约5.0wt％的B2O3；约0.01至约5.0wt％的Li2O；约0.01至约2.0wt％的CuO；和约0.01至约2.0wt％的选自MnO2，Mn2O3和MnO的至少一种。本文的任何介电材料可以用作介电浆料的固体部分。本文的介电浆料包括下文所述的载体。本专利技术的一个实施方案是一种形成电子部件的方法，其包括：(a1)将本文公开的任何介电组合物施用到基底上，或者(a2)将包含本文公开的任何介电组合物的浆料施用到基底上，或者(a3)将本文公开的任何介电组合物的多个粒子压实来形成整料复合基底；和将该基底在足以烧结该介电组合物的温度下焙烧。本专利技术的一个实施方案是一种共焙烧本文别处公开的任何介电材料或者浆料的交替层和至少一种介电常数小于100的带或者浆料的交替分隔层来形成多层基底的方法，其中交替层具有不同的介电常数。本专利技术的一个实施方案是一种电气部件或者电子部件，其在焙烧之前包括本文所公开的任何介电材料或者浆料以及包含以下组分的导电浆料：a.60-90wt％Ag+Pd+Pt+Au，b.1-10wt％的选自过渡金属的硅化物，碳化物，氮化物和硼化物的添加剂，c.0.5-10wt％的至少一种玻璃粉，d.10-40wt％的有机部分。本专利技术的电气部件或者电子部件可以是电磁干扰滤波器，高Q谐振器，带通滤波器，无线包装系统及其组合。具体实施方式LTCC(低温共烧陶瓷)是一种多层玻璃陶瓷基底技术，其与低电阻金属导体例如Ag，Au，Pt或者Pd或者其组合在相对低的焙烧温度(小于1000℃)共焙烧。有时候它被称作“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，所述组合物包含前体的混合物，通过焙烧，其形成了包含以下组分的介电材料：约53.0wt％至约73.0wt％的BaO；约20.0wt％至约40.0wt％的TiO2；约0.5wt％至约20.0wt％的WO3；和约0.05wt％至约5.0wt％的SiO2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.05 US 62/201,202;2015.09.30 US 62/234,878;1.一种组合物，所述组合物包含前体的混合物，通过焙烧，其形成了包含以下组分的介电材料：约53.0wt％至约73.0wt％的BaO；约20.0wt％至约40.0wt％的TiO2；约0.5wt％至约20.0wt％的WO3；和约0.05wt％至约5.0wt％的SiO2。2.根据权利要求2所述的组合物，其中该前体的混合物进一步包含前体，以使得通过焙烧，产生了这样的介电材料，该介电材料进一步包含选自以下的至少一种：约0.5至约10.0wt％的Bi2O3；约0.5至约10.0wt％的ZnO；约0.01至约5.0wt％的B2O3；约0.01至约5.0wt％的Li2O；约0.01至约2.0wt％的CuO；和约0.01至约2.0wt％的选自MnO2、Mn2O3和MnO的至少一种。3.一种组合物，所述组合物包含前体的混合物，通过焙烧，其形成了包含以下组分的介电材料：约53.0wt％至约73.0wt％的BaO；约20.0wt％至约40.0wt％的TiO2；约0.5wt％至约20.0wt％的WO3；约0.05wt％至约5.0wt％的SiO2；约0.1至约10.0wt％的Bi2O3；约0.1至约10.0wt％的ZnO；约0.01至约5.0wt％的B2O3；约0.01至约5.0wt％的Li2O；约0.01至约2.0wt％的CuO；和约0.01至约2.0wt％的选自MnO2、Mn2O3和MnO的至少一种。4.一种无铅和无镉的介电浆料，其包含固体部分，其中该固体部分包含：约53.0wt％至约73.0wt％的BaO；约20.0wt％至约40.0wt％的TiO2；约0.5wt％至约20.0wt％的WO3；约0.05wt％至约5.0wt％的SiO2；约0.1至约10.0wt％的Bi2O3；约0.1至约10.0wt％的ZnO；约0.01至约5.0wt％的B2O3；约0.01至约5.0wt％的Li2O；约0.01至约2.0wt％的CuO；和约0.01至约2.0wt％的选自MnO2、Mn2O3和MnO的至少一种。5.一种形成电子部件的方法，其包括：将权利要求1-4任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：小沃尔特·J·赛姆斯，
申请(专利权)人：费罗公司，
类型：发明
国别省市：美国,US