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低K值和中K值LTCC介电组合物及装置制造方法及图纸

技术编号:16385890 阅读:38 留言:0更新日期:2017-10-16 03:18
由包含前体材料混合物的介电组合物制备的LTCC装置,所述组合物经烧制形成包含钡‑钨‑硅基体的介电材料。

Dielectric composition and device of low K value and medium K value LTCC

By the LTCC device composition for preparing dielectric containing precursor material mixtures, the composition produced by forming a dielectric material containing barium tungsten silicon substrate.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低K值和中K值LTCC介电组合物及装置
本专利技术涉及介电组合物,且更特别地涉及介电常数K=6-12或者高达约50同时具有非常高Q因子的钡-硅-钨酸盐基介电组合物,其可用于具有贵金属金属化的低温共烧陶瓷(LTCC)应用。
技术介绍
现有技术中用于无线应用的LTCC系统的材料使用介电常数K=4-8并且在1MHz的测量频率下的Q因子为约500-1,000的电介质。这通常通过使用混合有高浓度的BaO-CaO-B2O3低软化温度玻璃的陶瓷粉末来实现,所述高浓度的BaO-CaO-B2O3低软化温度玻璃使得陶瓷能够低温致密(875℃或更低)。这种大量的玻璃具有降低所述陶瓷Q值的不利影响。
技术实现思路
本专利技术涉及介电组合物,且更特别地涉及钡-硅-钨酸盐基的介电组合物,其具有介电常数K=6-12或者高达约50,例如约1至约50,或约6至约45同时具有非常高的Q因子,并且可用于具有贵金属金属化的低温共烧陶瓷(LTCC)应用。Q因子=1/Df,其中Df为介电损耗角正切。用于高频应用的具有大于1,000的非常高的Q值的介电材料的需求不断增长。本专利技术还涉及一种介电材料组合物,其在烧制成致密陶瓷体时符合COG规范的行业标准,同时保持高Q值,例如Q值(在1MHz的测量频率下)大于1000、2000、5000、10000、15000、20000、30000、40000、50000或上述值之间的任何值,或甚至更高。广泛地说,本专利技术的陶瓷材料包含一个基体,所述基体通过将合适量的BaCO3、WO3和SiO2混合,并将这些材料在水性介质中一起研磨至粒度D50为约0.2至1.5微米来制成。将该浆料干燥并在约800至1000℃下煅烧约1至5小时以形成包含BaO、WO3和SiO2的基体材料。然后将所得的基体材料机械粉碎并与助熔剂混合,并再次在水性介质中研磨至粒度D50为约0.5至1.0μm。将研磨过的陶瓷粉末干燥并粉碎以制备精细的粉末。可将所得的粉末压制成圆柱形粒料并在约775至约900℃、优选约800至约890℃、更优选约800至约875℃、更优选约825至约875℃、或者约845至约885℃、甚至更优选约840至约860℃或850℃至860℃的温度下烧制。最优选的单值为850℃或880℃。烧制进行的时间为约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,还更优选约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包含前体材料混合物的组合物,该组合物经烧制形成钡-钨-硅氧化物基体材料,该基体材料不含铅且不含镉,并且自身可以或与其他氧化物结合形成介电材料。在一个优选的实施方案中,基体材料不含铅。在另一个优选的实施方案中,基体材料不含镉。在一个更优选的实施方案中,基体材料不含铅且不含镉。在一个优选的实施方案中,基体材料包含(i)30-45重量%、优选37-44重量%的BaO,(ii)50-60重量%、优选51-58重量%的WO3,以及(iii)1-10重量%、优选3-7重量%的SiO2。在一个优选的实施方案中,基体材料包含(i)30-50重量%、优选30-45重量%、更优选37-44重量%的BaO,(ii)40-70重量%、优选45-65重量%、更优选51-58重量%的WO3,以及(iii)0.1-15重量%、优选1-10重量%、更优选3-7重量%的SiO2。在一个优选的实施方案中,基体材料包含(i)30-50重量%、优选30-45重量%、更优选37-44重量%的BaO,(ii)40-70重量%、优选45-65重量%、更优选51-58重量%的WO3,以及(iii)0.1-15重量%、优选1-10重量%、更优选3-7重量%的SiO2。在另一个实施方案中,介电组合物包含本文其他处公开的任何基体材料以及5-15重量%的BaSiO3、0.1-4重量%的BaCO3、0.1-4重量%的H3BO3和0.1-2重量%的LiF,或上述物质的等同物。可任选地包含至多1重量%的CuO。在一个优选的实施方案中,介电组合物包含本文其他处公开的任何基体材料以及8-13重量%的BaSiO3、0.5-3重量%的BaCO3、0.5-3重量%的H3BO3和0.1-1重量%的LiF,或上述物质的等同物。可任选地包含至多0.5重量%的CuO。在又一个优选的实施方案中,介电组合物包含本文其他处公开的任何基体材料以及9-11重量%的BaSiO3、1-2重量%的BaCO3、1-2重量%的H3BO3和0.2-0.9重量%的LiF,或上述物质的等同物。此外,可任选地包含至多0.5重量%的CuO,例如0.1至5重量%。在另一个实施方案中,本专利技术的介电组合物包含90-99.9重量%的本文中的任何基体材料以及0.2-3重量%的BaCO3、0-3重量%的H3BO3、0.1重量%的LiF、0-0.5重量%的CuO、0-1.5重量%的Li2CO3和0-1重量%的SiO2,或上述任何物质的氧化物等同物。在本段的所有实施方案中,基体材料以介电组合物70-99.99重量%,优选75-99.9重量%,更优选80-99.9重量%,和还更优选90-99.9重量%的比例存在。在又一个更优选的实施方案中,介电组合物包含本文其他处公开的任何基体材料以及10-11重量%的BaSiO3、1.2-1.8重量%的BaCO3、1.1-1.7重量%的H3BO3和0.3-0.8重量%的LiF,或上述物质的等同物。如本领域所已知的,等同物意指金属的最终烧制氧化物形式,例如B2O3相对于H3BO3或BaO相对于BaCO3。在另一个实施方案中,介电组合物包含本文其他处公开的任何基体材料以及0.1-3重量%的BaCO3和0.5-4重量%的H3BO3,或上述物质的等同物。可任选地包含至多2重量%的LiF,1重量%的CuO,至多2重量%的Li2CO3和/或至多2重量%的SiO2。在一个优选的实施方案中,介电组合物包含本文其他处公开的任何基体材料以及0.5-2重量%的BaCO3和0.7-2重量%的H3BO3,或上述物质的等同物。可任选地包含至多1重量%的LiF,0.5重量%的CuO,至多1重量%的Li2CO3和/或至多1重量%的SiO2。在本段的所有实施方案中,基体材料以介电组合物80-99.99重量%,优选85-99.9重量%,和更优选90-99重量%的比例存在。在又一个更优选的实施方案中,介电组合物包含本文其他处公开的任何基体材料以及1.2-1.8重量%的BaCO3、1.1-1.7重量%的H3BO3和0.3-0.8重量%的LiF,或上述物质的等同物。在另一个实施方案中,介电组合物包含本文其他处公开的任何基体材料以及0.5-2重量%的BaCO3和0.1-2重量%的H3BO3和0.1-1重量%的Li2CO3,或上述物质的等同物。可任选地包含至多2重量%的LiF、至多1重量%的CuO、至多7重量%的SiO2、至多2重量%的ZrO2和至多15重量%或至多50重量%的CaTiO3。在一个优选实施方案中,介电组合物包含本文其他处公开的任何基体材料以及0.8-1.5重量%的BaCO3和0.3-1重量%的H3BO3和0.1-0.8重量%的Li2CO3,或上述物质的等同物。可任选地包含至多1重量%的LiF、0.5重量%的CuO、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含前体材料混合物的组合物,其经烧制形成包含钡‑钨‑硅氧化物基体材料的不含铅且不含镉的介电材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.27 US 62/121,582;2015.03.13 US 62/132,632;1.一种包含前体材料混合物的组合物,其经烧制形成包含钡-钨-硅氧化物基体材料的不含铅且不含镉的介电材料。2.根据权利要求1所述的组合物,其中所述介电材料的介电常数为1至50。3.一种基体材料,其包含:(i)30-50重量%的BaO,(ii)545-65重量%的WO3,(iii)1-10重量%的SiO2,(iv)不含铅,以及(v)不含镉。4.一种不含铅且不含镉的介电材料,其在烧制前包含:(a)80-99.9重量%的权利要求3所述的基体材料以及(b)8-13重量%的BaSiO3,(c)0.5-3重量%的BaCO3,(d)0.5-3重量%的H3BO3,(e)0.1-1重量%的LiF和(f)0至0.5重量%的CuO,或上述任何物质的氧化物等同物。5.一种不含铅且不含镉的介电材料,其在烧制前包含:(a)90-99.9重量%的权利要求4所述的基体材料以及(b)0.2-3重量%的BaCO3,(c)10-3重量%的H3BO3,(d)0-1重量%的LiF,(e)0-0.5重量%CuO,(f)0-1.5重量%的Li2CO3,(g)0-1重量%的SiO2,或上述任何物质的氧化物等同物。6.一种不含铅且不含镉的介电材料,其在烧制前包含:(a)37-99.7重量%的权利要求4所述的基体材料以及(b)0.1-2重量%的BaCO3,(c)0.1-5重量%的H3BO3,(d)0.1至1重量%的CuO,(e)0.1-2重量%的Li2CO3,(f)0-5重量%的SiO2,(g)0-1重量%的ZrO2,(h)0-10重量%的ZnO,(i)0-15重量%的SrTiO3,和(j)0-50重量%的CaTiO3。或上述任何物质的氧化物等同物。7.一种不含铅且不含镉的组合物,其包含前体混合物,所述组合物经烧制形成不含铅且不含镉的包括以下物质的介电材料:(a)10-55重量%的BaO,(b)15-60重量%的WO3,(c)0.5-15重量%的SiO2,(d)0-27重量%的CaO,(e)0-35重量%的TiO2,(f)0-15重量%的SrO,(g)0.05-5重量%的B2O3,(h)0.05-5重量%的Li2O,(i)0-5重量%的LiF,(j)0-5重量%的CuO,和(k)0-10重量%的ZnO。8.根据权利要求1-7中任一项所述的不含铅且不含镉的介电材料,其中烧制后,经烧制的组合物在1MHz条件下测量时的Q值为至少20000。9.根据权利要求1-7中任一项所述的不含铅且不含镉的介电材料,其中烧制后,经烧制的组合物在1MHz条件下测量时的介电损耗角正切Df小于0.00005。10.根据权利要求1-7中任一项所述的不含铅且不含镉的介电材料,其中烧制后,经烧制的组合物的介电常数K为6-45。11.一种电气或电子部件,其在烧制前包含权利要求1-7中任一项所述的不含铅且不含镉的介电材料,以及一种导电糊料,所述导电糊料包括以下物质:a.60-90重量%的Ag+Pd+Pt+Au,b.1-10重量%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.0.5-10重量%的至少一种玻璃料,d.10-40重量%的有机物部分。12.根据权利要求11所述的电气或电子部件,其中所述电气或电子部件选自高Q谐振器、电磁干扰滤波器、带通滤波器、无线封装系统及其组合。13.一种形成电子部件的方法,其包括:(a1)将权利要求1-7中任一项所述的介电组合物施加到基底上,或(a2)将包含权利要求1-7中任一项所述介电组合物的带材施加到基底上,或(a3)将权利要求1-7中任一项所述介电组合物的多个颗粒压实以形成单片...

【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

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