玻璃陶瓷物质和玻璃陶瓷物质的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种玻璃陶瓷物质，它至少有一种具有钡、钛和至少一种稀土金属Ｒｅｋ的氧化陶瓷以及至少一种玻璃材料，这种玻璃材料具有至少一种硼的氧化物、至少一种硅的氧化物和至少一种含至少一种二价金属Ｍｅ２＋的氧化物。该玻璃陶瓷物质的特征在于，玻璃材料至少具有一种铋的氧化物。铋的氧化物特别是三氧化铋。氧化陶瓷尤其是一种组成形式为ＢａＲｅｋ↓［２］Ｔｉ↓［４］Ｏ↓［１２］的微波陶瓷，其中Ｒｅｋ是钕或钐。氧化陶瓷的成分在玻璃陶瓷物质烧结时基本不变。因而该玻璃陶瓷物质的材料性能如介电常数（２０－８０），品质因素（８００－５０００）和Ｔｋｆ（±２０ｍｍｐ／ｋ）（Ｔｋｆ：频率的温度历程）可以预先规定设定。该玻璃陶瓷物质的特点是熔融温度低于９１０℃，并因此可以用在ＬＴＣＣ（低温共同烧制陶瓷）工艺方法中用来将一种纯化的电气元件集成在一种陶瓷多层体的体积里。此时，尤其可以将银用作为有导电能力的材料。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

Applications of glass ceramic materials and glass ceramic materials

The invention relates to a glass ceramic material, it has at least one kind of barium, titanium and at least one rare earth metal Rek ceramic oxide and at least one kind of glass material, the glass material has at least one boron oxide, silicon oxide and at least one of the at least one containing at least one valence oxide two Me2 + metal. The glass ceramic material is characterized in that the glass material has at least one bismuth oxide. An oxide of bismuth, especially three bismuth oxide. Ceramic oxide especially a microwave ceramic composed in the form of BaRek: 2 Ti: 4 O: 12, where Rek is a nd or sm. The composition of the oxide ceramic basically remains unchanged when the glass-ceramic material is sintered. The glass ceramic material properties such as dielectric constant (20 - 80), quality factor (800 - 5000) and Tkf (+ 20mmp / K (Tkf) temperature history frequency: can a predetermined set). The characteristics of the glass ceramic material is lower than the melting temperature of 910 DEG C, and thus can be used in LTCC (low temperature co fired ceramic) method is used to transform an electric element purification integrated in a ceramic multilayer body volume. At this point, silver can be used especially as a conductive material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种玻璃陶瓷物质，它至少有一种具有钡、钛和至少一种稀土金属Rek的氧化陶瓷以及至少一种玻璃材料，这种玻璃材料具有至少一种带有硼的氧化物、至少一种带有硅的氧化物和至少一种带有至少一种二价金属Me2+的氧化物。除了玻璃陶瓷物质之外还涉及了玻璃陶瓷物质的应用。所述种类的一种玻璃陶瓷物质从US 5 264 403中就已经知道了。已知的玻璃陶瓷物质的氧化陶瓷由氧化钡(BaO)、二氧化钛(TiO2)、一种稀土金属的三氧化物(Rek2O3)以及有时还有三氧化铋(Bi2O3)制成。稀土金属Rek例如是钕。玻璃陶瓷的玻璃材料由三氧化硼(B2O3)、二氧化硅和氧化锌(ZnO)组成。氧化陶瓷的陶瓷成分在玻璃陶瓷物质里例如达到90％，而玻璃材料的玻璃成分为10％。这种玻璃陶瓷物质的压实发生在大约950℃的烧结温度时。因此该玻璃陶瓷物质适合应用在LTCC(低温共同烧制陶瓷)工艺方法里。LTCC工艺方法例如已在D.L.Wilcox et al，Proc.1997 ISAM，Philadelphia，17页至23页中进行了说明。LTCC-工艺方法是一种陶瓷的多层工艺法，其中一种无源的电气构件可以集成在一种陶瓷的多层体的体积里。该无源电气构件例如是一种导电线路、一个线圈、一个电感或一个电容。集成的方法例如是使一种对应于该元件的金属构造印刷在一个或多个陶瓷未加工的薄膜上；这些印刷过的陶瓷未加工的薄膜上下堆迭成一个组合物并使组合物烧结。由于应用的陶瓷的未加工薄膜具有低烧结的玻璃陶瓷物质，因而低熔化的高导电能力的基本金属MeO如银或铜能够烧结在与陶瓷未加工薄膜的组合物里。在这种情况下借助于LTCC工艺方法集成的元件的功能能力很大程度上取决于所应用的玻璃陶瓷的一种介电材料性能。这样一种材料性能例如为介电常数(εr)、品质因素(Q)和频率的温度历程(Tkf)。在已知的玻璃陶瓷物质中玻璃含量相对较低，因而玻璃陶瓷物质的压实就通过反应的液相烧结来进行。烧结时液态玻璃相(玻璃熔化物)由玻璃材料形成。当温度较高时氧化陶瓷就溶解在玻璃熔化物里，直到达到一个饱和浓度，并且产生重新析出。通过氧化陶瓷的溶解和再析出可以使氧化陶瓷的成分发生变化，并因而也使玻璃相的成分或者说玻璃材料的玻璃相的成分发生变化。在冷却时另外还从玻璃熔化物里产生一种结晶。在这种情况下例如在冷却之后在玻璃相里氧化陶瓷的成分保持不变。如果由于压实而使氧化陶瓷的成分和玻璃材料的成分发生的变化，那么就难于确定压实的玻璃陶瓷物的材料性能并因而难于保证借助于LTCC-工艺方法集成的构件的功能能力。本专利技术的任务是给出一种具有氧化陶瓷的玻璃陶瓷物质，其成分在烧结时基本保持不变。为解决此项任务，提供了一种玻璃陶瓷物质，它至少具有一种氧化陶瓷和至少一种玻璃材料，其中氧化陶瓷具有钡、钛和至少一种稀土金属Rek；而玻璃材料则具有至少一种带有硼的氧化物、至少一种带有硅的氧化物和至少一种带有至少一种二价金属Me2+的氧化物。该玻璃陶瓷物质的特征在于，玻璃材料至少具有一种带有铋的氧化物。该玻璃陶瓷物质是一种玻璃陶瓷的化合物，并与其状态无关。该玻璃陶瓷物质可以作为陶瓷坯体出现。若是一种陶瓷坯体，例如一种未加工的薄膜，那么氧化陶瓷的粉末和玻璃材料的粉末就可以借助于一种有机胶结物相互连接起来。也可以考虑，使该玻璃陶瓷物质作为氧化陶瓷的玻璃材料和粉末混合物。此外该玻璃陶瓷物质也可以作为被烧结的陶瓷体。例如一种在一个烧结过程中制成的陶瓷多层物体由玻璃陶瓷物质制成。这种陶瓷多层物体可以供给另外一个烧结过程。该氧化陶瓷可以作为单一的相存在。但它也可以包括有多个相。例如可以考虑使这种氧化陶瓷由具有一种各自不同成分的相组成。该氧化陶瓷因而是各种不同的氧化陶瓷的混合物。也可以考虑存在有氧化陶瓷的一种或多种初始化合物，它们在烧结时才转变成真正的氧化陶瓷。该玻璃材料同样也可以是一种单一的相。例如是一种由三氧化硼、二氧化硅、氧化锌和三氧化铋所组成的玻璃熔化物。也可以考虑使这种玻璃材料由多个相组成。例如该玻璃材料由给定的氧化物的一种粉末混合物组成。在烧结时由这些氧化物形成一种共同的玻璃熔化物。也可以考虑使该玻璃材料是玻璃熔化物的一种结晶产品。这意味着，这种玻璃材料例如在烧结之后不仅能作为玻璃熔化物出现，也可以以结晶形式出现。本专利技术的基本构思在于，将一种氧化铋、尤其是三氧化铋使用在这种玻璃材料里。其优点在于该玻璃材料的软化温度T软化可以降低。玻璃转变点越低，则烧结温度，也就是说相应的玻璃陶瓷物质的熔融温度就越低。在熔融温度时玻璃陶瓷物质就可以在短时间内达到几乎完全的压实。另外，三氧化铋在玻璃熔化物里在烧结时以特别有利的方式(例如通过较低的熔融温度)对于氧化陶瓷的溶解和再分离产生影响。氧化陶瓷的单一组成部分几乎没有分离出来。氧化陶瓷的成分并不改变或者改变很微小，并因此可以很好地预先调定。众所周知，在氧化陶瓷里存在的铋当温度升高时就与元素银起反应。当在LTCC工艺方法里应用一种含有铋的氧化陶瓷时，同时又应用了银作为有导电能力的材料，那么就会产生一种不希望的反应，这种反应会损害待制造元件的功能能力。若在玻璃材料中含有三氧化铋，那么熔融温度就降低。烧结可以在较低温度下进行。因而铋或者三氧化铋和元素银之间的反应就遏制住了。另外若玻璃成分相对较低，而铋含量也相对较少，那么在铋和银之间就不会产生显著的反应。在一种特别的技术方案中氧化陶瓷具有一种BaRek2Ti4O12结构形式的化合物。所述化合物的氧化陶瓷称为微波陶瓷，因为其材料性能(介电常数、品质因素、Tkf值)很好地适合应用在微波技术里。这种玻璃材料尤其具有至少一种氧化物，它具有至少一种稀土金属Reg。稀土金属Res例如作为三氧化物Reg2O3出现。用稀土金属Reg的氧化物可以使玻璃材料的介电常数匹配于氧化陶瓷的介电常数，而该玻璃材料的介电常数是整个玻璃陶瓷物质的介电常数。因而具有介电常数为20至80或者更高的一种玻璃陶瓷物质是能获得的。稀土金属Rek和/或稀土金属Reg特别选自镧和/或钕和/或钐。也可以考虑其它的镧系或者锕系元素。稀土金属Rek和Reg可以是同一的，但也可以是不同的稀土金属。在一种特殊的技术方案里该氧化陶瓷具有二价金属Me2+。二价金属Me2+尤其选自铍、镁、钙、锶、钡、铜和/或锌。二价金属Me2+可以作为自身的氧化物相存在。二价金属Me2+尤其是氧化陶瓷的一种掺杂物。在这种氧化陶瓷里二价金属Me2+大大降低了氧化陶瓷的烧结温度。此外可以对氧化陶瓷的介电的材料性能加以控制。例如化合物BaRek2Ti4O12的氧化陶瓷掺杂有锌。二价金属Me2+可以如铋的氧化物那样使氧化陶瓷在烧结时遏制其单一组成成分分离出来。已经表明，若氧化陶瓷掺杂有在玻璃材料里也有的二价金属Me2+的话，那是特别有利的。此处尤其提到将锌作为二价金属Me2+。锌对于反应作用的液相烧结有特别有利的影响，并对同时产生的溶化过程和再分离过程具有特别有利的影响。在另一种设计方案中，该玻璃材料除了有作为四价金属的硅的氧化物之外至少具备一种至少另外一种四价金属Me4+的氧化物。除了二氧化硅之外该玻璃材料具有至少另一种四价金属的二氧化物。这些其它的四价金属Me4+尤其以锗和/或锡和/或钛和/或锆等类族中本文档来自技高网...

【技术保护点】
玻璃陶瓷物质，具有至少一种氧化陶瓷和至少一种玻璃材料，其中氧化陶瓷具有钡、钛和至少一种稀土金属Ｒｅｋ；而玻璃材料具有至少一种硼的氧化物，至少一种硅的氧化物和至少一种含至少一种二价金属Ｍｅ２＋的氧化物，其特征在于，该玻璃材料至少具有一种铋的氧化物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：WA施勒，M格梅纳特，U弗里茨，M埃贝尔斯坦，G普罗伊，W维尔辛，O德尔诺夫赛克，C莫德斯，
申请(专利权)人：WC贺利氏股份有限两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]