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具有高Q值的LTCC介电组合物和装置制造方法及图纸

技术编号:29618936 阅读:4 留言:0更新日期:2021-08-10 18:40
LTCC器件由介电组合物制成,所述介电组合物包含前体材料的混合物,所述前体材料的混合物在烧制时形成具有锌‑锂‑钛氧化物或硅‑锶‑铜氧化物主体的介电材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高Q值的LTCC介电组合物和装置
本专利技术涉及介电组合物,并且更具体地涉及基于锌-锂-钛氧化物和硅-锶-铜氧化物的介电组合物,其表现出K=5-50的介电常数,在GHz频率下具有非常高的Q值,并且可用于使用贵金属金属化的低温共烧陶瓷(LTCC)应用中。
技术介绍
用于无线应用的LTCC系统中的现有技术材料使用介电常数范围为K=4-50且在1MHz的测量频率下具有500-1,000的Q值的电介质。特定的应用和装置结构决定了所需的特定介电常数和Q值。对于高频应用,需要高介电常数、高Q值的材料。这通常通过将高KCaTiO3与低K材料结合以获得特定性能来实现。然而,CaTiO3在GHz频率下的低Q值通常具有降低所述陶瓷的Q值的不期望的效果。另外,CaTiO3的高烧结温度对于LTCC技术具有抑制性。
技术实现思路
本专利技术涉及介电组合物,并且更具体地涉及基于锌-锂-钛氧化物和硅-锶-铜氧化物的介电组合物,其表现出K=5-50的介电常数,例如,约5至约30,且在GHz高频下具有非常高的Q值,并且其可用于使用贵金属金属化的低温共烧陶瓷(LTCC)应用中。Q值=1/Df,其中Df是介电损耗角正切(dielectriclosstangent)。Qf值是用于描述通常在GHz范围内的频率的电介质的品质的参数。Qf可以被表示为Qf=Q×f,其中测量频率f(以GHz为单位)乘以该频率下的Q值。对于高频应用,对在>5GHz下具有大于1000的非常高的Q值的高介电常数材料的需求日益增长。概括地说,本专利技术的陶瓷材料包括主体(host),该主体通过混合适量的ZnO、Li2O和TiO2,或者适量的SiO2、SrO和CuO,并在水介质中将这些材料一起研磨到粒径D50在约0.2至约5.0微米的范围内来制备。干燥该浆料并在约800至1200℃下煅烧约1至5小时以形成包括ZnO、Li2O和TiO2的主体材料,或者SiO2、SrO和CuO的主体材料。然后将所得主体材料机械粉碎并与助熔剂(fluxingagent)混合,并再次在水介质中研磨至粒径D50在约0.2至约5.0微米的范围内。或者,粒径D50在约0.5至约1.0微米的范围内。将研磨的陶瓷粉末干燥并粉碎以产生细碎的粉末。所得粉末可被压制成圆柱形粒料并在约775至约925℃的温度下烧制。在一个实例中,粒料可在约800至约910℃的温度下烧制。烧制进行约1至约200分钟的时间。本专利技术的一个实施方案是一种包含前体材料的混合物的组合物,所述前体材料的混合物在烧制时形成无铅无镉的锌-锂-钛氧化物主体材料,并且可单独或与其它氧化物组合形成介电材料。本专利技术的一个实施方案是一种包含前体材料的混合物的组合物,所述前体材料的混合物在烧制时形成无铅无镉的硅-锶-铜氧化物主体材料,并且可以单独地或与其它氧化物组合形成介电材料。在优选的实施方案中,主体材料不含铅。在可选的优选实施方案中,主体材料不包含镉。在更优选的实施方案中,主体材料不包含铅和镉。在优选的实施方案中,主体材料包含(i)40-65wt%(重量百分含量)的TiO2,(ii)30-60wt%的ZnO,和(iii)0.1-15wt%的Li2O。在另一个实施方案中,主体材料包含(i)40-65wt%的TiO2,(ii)30-60wt%的ZnO,(iii)0.1-15wt%的Li2O,(iv)0-5wt%的MnO2,和(v)0-5wt%的NiO。在另一个优选实施方案中,主体材料包含(i)45-75wt%的SiO2,(ii)15-35wt%的SrO,和(iii)10-30wt%的CuO。本专利技术的实施方案可以包括多于一种的主体或本文其它地方公开的主体的选择。本专利技术的介电材料可以包含80-99.6wt%的任何至少一种本文公开的主体材料,以及不超过括号内所示值的量的任何或所有下述助熔剂和掺杂剂:SiO2(4wt%);CaCO3(4wt%);B2O3(4wt%);Li2CO3(4wt%);LiF(4wt%);BaCO3(8wt%);硼酸锌(8wt%);和CuO(3wt%)。在另一实施方案中,助熔剂和掺杂剂可包括:0.3-8wt%的硼酸锌,0.1-4wt%的B2O3,0-4wt%的SiO2,0-4wt%的BaCO3,0-4wt%的CaCO3,0-4wt%的Li2CO3,0-4wt%的LiF,0-3wt%的CuO,或前述任何物质的氧化物等价物。在又一实施方案中,助熔剂和掺杂剂可包括:0.3-8wt%的硼酸锌,0.1-4wt%的B2O3,0-4wt%的SiO2,0-4wt%的BaCO3,0-4wt%的CaCO3,0-4wt%的Li2CO3,0.1-4wt%的LiF,0.1-3wt%的CuO,或前述任何物质的氧化物等价物。在又一实施方案中,助熔剂和掺杂剂可包括;0-8wt%的硼酸锌,0.1-4wt%的B2O3,0-4wt%的SiO2,0-4wt%的BaCO3,0-4wt%的CaCO3,0-4wt%的Li2CO3,0-4wt%的LiF,0-3wt%的CuO,或前述任何物质的氧化物等价物。在又一个实施方案中,助熔剂和掺杂剂可包括;0.1-8wt%的硼酸锌,0.1-4wt%的B2O3,0-4wt%的SiO2,0-4wt%的BaCO3,0-4wt%的CaCO3,0-4wt%的Li2CO3,0-4wt%的LiF,0-3wt%的CuO,或前述任何物质的氧化物等价物。在又一实施方案中,助熔剂和掺杂剂可包括:0-8wt%的硼酸锌,0.1-4wt%的B2O3,0-4wt%的SiO2,0-4wt%的BaCO3,0-4wt%的CaCO3,0-4wt%的Li2CO3,0-4wt%的LiF,0.1-3wt%的CuO,或前述任何物质的氧化物等价物。本专利技术的介电材料不包含任何形式的铅和任何形式的镉。本专利技术的一个实施方案是包含前体的混合物的无铅无镉组合物,所述前体的混合物在烧制时形成无铅无镉介电材料,所述无铅无镉介电材料包含:(a)35-65wt%的TiO2,(b)25-55wt%的ZnO,(c)0.1-15wt%的Li2O,(d)0.1-5wt%的B2O3,(e)0-4wt%的SiO2,(f)0-6wt%的BaO,(g)0-4wt%的CaO,(h)0-4wt%的LiF,(i)0-3wt%的CuO,不含铅和镉。本专利技术的另一个实施方案是包含前体的混合物的无铅无镉组合物,该前体的混合物在烧制时形成无铅无镉介电材料,所述无铅无镉介电材料包含:(a)35-65wt%的TiO2,(b)25-55wt%的ZnO,(c)0.1-15wt%的Li2O,(d)0.1-5wt%的B2O3,(e)0-7wt%的SiO2,(f)0-6wt%的BaO,(g)0-6wt%的CaO,(h)0-5wt%的LiF,(i)0-5wt%的CuO,不含铅和镉。本专利技术的另一个实施方案是包含前体的混合物的无铅无镉组合物,该前体的混合物在烧制时形成无铅无镉介电材料,所述无铅无镉介电材料包含:(a)45-75wt%的SiO2,(b)15-35wt本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无铅无镉组合物,所述无铅无镉组合物包含:/n(a)80-99.6wt%的煅烧的主体材料,所述主体材料包含:/nⅰ)40-65wt%的TiO

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190227 US 62/811,0791.一种无铅无镉组合物,所述无铅无镉组合物包含:
(a)80-99.6wt%的煅烧的主体材料,所述主体材料包含:
ⅰ)40-65wt%的TiO2,
ⅱ)30-60wt%的ZnO,
ⅲ)0.1-15wt%的Li2O,
ⅳ)0-5wt%的MnO2,
ⅴ)0-5wt%的NiO,
ⅵ)不含铅,且
ⅶ)不含镉,
以及
(b)0.3-8wt%的硼酸锌,
(c)0.1-4wt%的B2O3,
(d)0-4wt%的SiO2,
(e)0-4wt%的BaCO3,
(f)0-4wt%的CaCO3,
(g)0-4wt%的Li2CO3,
(h)0-4wt%的LiF和
(i)0-3wt%的CuO;
或前述任何物质的氧化物等价物,不含铅和镉。


2.根据权利要求1所述的无铅无镉组合物,其中,LiF的含量为0.1-4wt%,CuO的含量为0.1-3wt%。


3.根据权利要求1所述的无铅无镉组合物,其中,LiF的含量为0.2-3.5wt%,CuO的含量为0.2-2.5wt%。


4.一种无铅无镉组合物,所述无铅无镉组合物包含:
(a)80-99.9wt%的煅烧的主体材料,所述主体材料包含:
ⅰ)45-75wt%的SiO2,
ⅱ)15-35wt%的SrO,
ⅲ)10-30wt%的CuO,
ⅳ)不含铅,且
ⅴ)不含镉,
以及
(b)0-8wt%的硼酸锌,
(c)0.1-4wt%的B2O3,
(d)0-4wt%的SiO2,
(e)0-4wt%的CaCO3,
(f)0-4wt%的Li2CO3,
(g)0-4wt%的LiF和
(h)0-3wt%的CuO;
或前述任何物质的氧化物等价物,不含铅和镉。


5.根据权利要求4所述的无铅无镉组合物,其中,CuO的含量为0.1-3wt%。


6.根据权利要求4所述的无铅无镉组合物,其中,B2O3的含量为0.2-3.5wt%,以及CuO的含量为0.2-2.5wt%。


7.根据权利要求4所述的无铅无镉组合物,其中,所述主体材料的含量为80-99.8wt%,以及硼酸锌的含量为0.1-8wt%。


8.一种无铅无镉组合物,所述无铅无镉组合物包含混合物,所述混合物在烧制时形成无铅无镉介电材料,所述介电材料包含:
(a)35-65wt%的TiO2,
(b)25-55wt%的ZnO,
(c)0.1-15wt%的Li2O,
(d)0.1-5wt%的B2O3,
(e)0-7wt%的SiO2,
(f)0-6wt%的BaO,
(g)0-6wt%的CaO,
(h)0-5wt%的LiF,
(i)0-5wt%的CuO,以及
不含铅和镉。


9.根据权利要求8所述的无铅无镉介电材料,其中:
TiO2的含量为47-54wt%,
ZnO的含量为33-51wt%,
Li2O的含量为0.5-10wt%,
B2O3的含量为0.1-3wt%,
SiO2的含量为0-0.3wt%,
Ba...

【专利技术属性】
技术研发人员:P·马利
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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