介电陶瓷组合物制造技术

一种介电陶瓷组合物，包括具有三方复三正方锥面晶体结构的第一无机成分、具有六八面体晶体结构的第二无机成分以及所述三方复三正方锥面晶体结构与所述六八面体晶体结构的固溶体部，其形成于所述第一无机成分与所述第二无机成分之间。

Dielectric ceramic composition

A dielectric ceramic composition comprising a first inorganic component having a tripartite complex triangular cone crystal structure, a second inorganic component having a hexahedral crystal structure, and a solid solution portion of the tripartite complex triangular cone crystal structure and the hexahedral crystal structure, formed in the first inorganic component and the said Second inorganic components.

【技术实现步骤摘要】
介电陶瓷组合物
本专利技术涉及一种在微波频率下有低介电常数(Dk)和低介电损耗的介电陶瓷组合物。
技术介绍
在第五代无线通讯网络(FifthGenerationor5Gwirelesscommunicationsnetworks)中毫米波(millimeter-wave,MMW)已经开发出来，用以支持快速移动大量数据。当讯号频率进入毫米波范围时，毫米波的辐射损耗会非常高，限制了5G应用的覆盖范围。一种解决方案是降低RF模组中封装基板的介电常数和介电损耗。在MMW通讯的情况下，封装基板的介电常数优选为小于4＠10GHz。近来，一种为了降低介电常数的方法是在陶瓷材料中添加玻璃，以制造用于封装基板的玻璃陶瓷材料。然而，用于玻璃陶瓷材料的成核剂可能会阻碍介电损耗降低。而且，由于玻璃陶瓷材料具有玻璃成分，无法改善热传导效率。因此，有必要开发具有低介电常数和低介电损耗的介电陶瓷组合物。
技术实现思路
本专利技术提供一种介电陶瓷组合物，包括成分具有三方复三正方锥面晶体结构的第一无机成分、具有六八面体晶体结构的第二无机成分以及三方复三正方锥面晶体结构与六八面体晶体结构的固溶体部，其形成于第一无机成分与第二无机成分之间。在本专利技术的一实施例中，上述的第一无机成分包括Mg4Nb2O9。在本专利技术的一实施例中，上述的第二无机成分包括MgAl2O4、Mg2SiO4、Mg2TiO4、Zn2TiO4、β-SiO2或Zn2VO4。在本专利技术的一实施例中，上述的介电陶瓷组合物中的第一无机成分的含量为25原子％～50原子％。在本专利技术的一实施例中，上述的介电陶瓷组合物中的第二无机成分的含量为25原子％～50原子％。在本专利技术的一实施例中，上述的介电陶瓷组合物还可包括玻璃成分。在本专利技术的一实施例中，上述的介电陶瓷组合物中的玻璃成分的含量为30重量％以下。本专利技术提供另一种介电陶瓷组合物，包括第一无机成分、第二无机成分以及形成于第一无机成分与第二无机成分之间的固溶体部。所述第一无机成分包括Mg4Nb2O9，且所述第二无机成分包括MgAl2O4、Mg2SiO4、Mg2TiO4、Zn2TiO4、β-SiO2或Zn2VO4。在本专利技术的另一实施例中，上述的介电陶瓷组合物中的第一无机成分的含量为25原子％～50原子％。在本专利技术的另一实施例中，上述的介电陶瓷组合物中的第二无机成分的含量为25原子％～50原子％。在本专利技术的另一实施例中，上述的介电陶瓷组合物还可包括玻璃成分。在本专利技术的另一实施例中，上述的介电陶瓷组合物中的玻璃成分的含量为30重量％以下。为让本专利技术的上述特征能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1是根据本专利技术的实验例A-1的共烧产物的X光衍射分析(XRD)曲线图。图2A是根据本专利技术的实验例G的产物的5,000倍扫描电子显微(SEM)图像。图2B是根据本专利技术的实验例G的产物的2,500倍SEM图像。图3是比较例A的产物的SEM图像。图4A是对图2A的选择区域A以透射电子束进行衍射的[001]轴衍射图。图4B是对图2A的选择区域A以透射电子束进行衍射的[-111]轴衍射图。图5A是对图2B的选择区域B以透射电子束进行衍射的[001]轴衍射图。图5B是对图2B的选择区域B以透射电子束进行衍射的[-111]轴衍射图。具体实施方式现在将参照附图更完整地描述本专利技术的实施例。然而，仍可使用多种不同形式来实施本专利技术，因此附图与以下实施例只是为了使本专利技术的概念更为清楚与完整，而不是用以限制本专利技术的范围。在本专利技术的第一实施例中，介电陶瓷组合物包括具有三方复三正方锥面晶体结构的第一无机成分、具有六八面体晶体结构的第二无机成分以及在第一无机成分与第二无机成分之间形成的三方复三正方锥面晶体结构与六八面体晶体结构的固溶体部。在本文中所述的“三方复三正方锥面晶体结构”(trigonalditrigonalpyramidalcrystalstructure)是指三方晶系系统(trigonalsystem)中的复三正方锥面晶族的结构；亦即，三方晶系系统具有位于同一平面上的三轴，分别为a轴、b轴、c轴，且a＝b≠c，即a、b两轴比c轴短或比c轴长。在本文中所述的“六八面体晶体结构”(hexoctahedralcrystalstructure)是指立方晶系(cubicsystem)中的六八面体晶族的结构。在晶体学中，六方晶体为六大晶系的其中之一。在本文中所述的“固溶体”(solidsolution)是指两种成分的固态溶液，其中一种成分与溶质相似，另一种成分与溶剂相似。因此，在本文中所述的固溶体部是指在两个成分之间形成的部分，其中一个成分的晶体结构添加另一个成分仍保持不变。在本专利技术的第一实施例中，第一无机成分例如是Mg4Nb2O9。在本专利技术的第一实施例中，第二无机成分例如是MgAl2O4、Mg2SiO4、Mg2TiO4、Zn2TiO4、β-SiO2或Zn2VO4。在本专利技术的第一实施例中，介电陶瓷组合物中的第一无机成分的含量例如是25原子％～50原子％，且第二无机成分的含量例如是25原子％～50原子％。在本专利技术的另一实施例中，介电陶瓷组合物还可任选地包括玻璃成分。例如，所述介电陶瓷组合物中的玻璃成分的含量例如在30重量％以下。若玻璃成分的含量为30重量％以下，则介电陶瓷组合物的介电常数可进一步降低，同时可以维持其热传导效率在良好的程度。在本专利技术的第二实施例中，介电陶瓷组合物包括第一无机成分、第二无机成分与形成于第一无机成分与第二无机成分之间的固溶体部。所述第一无机成分例如是Mg4Nb2O9，且所述第二无机成分例如是MgAl2O4、Mg2SiO4、Mg2TiO4、Zn2TiO4、β-SiO2或Zn2VO4。介电陶瓷组合物中的第一无机成分的含量例如是25原子％～50原子％，第二无机成分的含量例如是25原子％～50原子％。另外，在第二实施例中，介电陶瓷组合物还可包括玻璃成分。以下为根据本专利技术的介电陶瓷组合物的制备方式。但是本专利技术并不局限于此。首先，提供两种符合高对称性的结晶相需求的原料。举例来说，三方晶系系统中具有高度对称性的复三正方锥面晶族(ditrigonalpyramidalclass)(赫尔曼-莫甘符号：3m，Hermann-Mauginsymbol：3m)和复三方偏三角面晶族(ditrigonalscalahedralclass)(赫尔曼-莫甘符号：Hermann-Mauginsymbol:3m)。因此，具有三方复三正方锥面晶体结构的材料如Mg4Nb2O9可作为其中一种原料，另一种原料是具有三方复三方偏三角面晶体结构的材料如(Sr1-2xNaxLax)TiO3(x<0.5)、AlBO3、Al2O3或Ta2O3。在1300℃以上的预定温度对所述两种原料进行共烧。因为这两种原料的晶相皆具有高度对称性，所以共烧产物由于极性的抵消而具有低介电常数，且由于高结晶性而具有低介电损耗。在共烧之前，可任选地在1250℃以下的预定温度进行锻烧(calcination)。而在添加玻璃成分的情况下，所述玻璃成分应该添加到共烧产物中，且在低于1000℃的温度下进行低温热处理。以下通过实验例更具体地描述本专利技术，然而，应知本专利技术的实验例并不局限于以下内容，且可以适当变化来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种介电陶瓷组合物，其特征在于包括：第一无机成分，具有三方复三正方锥面晶体结构；第二无机成分，具有六八面体晶体结构；以及固溶体部，形成于该第一无机成分与该第二无机成分之间，其中该固溶体部为该三方复三正方锥面晶体结构与该六八面体晶体结构的固溶体。

【技术特征摘要】
2017.03.02 US 62/466,330;2017.12.19 US 15/846,2271.一种介电陶瓷组合物，其特征在于包括：第一无机成分，具有三方复三正方锥面晶体结构；第二无机成分，具有六八面体晶体结构；以及固溶体部，形成于该第一无机成分与该第二无机成分之间，其中该固溶体部为该三方复三正方锥面晶体结构与该六八面体晶体结构的固溶体。2.如权利要求1所述的介电陶瓷组合物，其中该第一无机成分包括Mg4Nb2O9。3.如权利要求1所述的介电陶瓷组合物，其中该第二无机成分包括MgAl2O4、Mg2SiO4、Mg2TiO4、Zn2TiO4、β-SiO2或Zn2VO4。4.如权利要求1所述的介电陶瓷组合物，其中该介电陶瓷组合物中的该第一无机成分的含量为25原子％～50原子％。5.如权利要求1所述的介电陶瓷组合物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢俊安，林鸿钦，陈炯雄，蔡苑铃，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71