低溫燒結(jié)c0g特性微波介質(zhì)材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的低溫燒結(jié)C0G特性微波介質(zhì)材料及其制備方法，涉及電子信息材料與元器件【技術(shù)領(lǐng)域】，包括主料、副料、改性添加劑和燒結(jié)助劑，所述主料是CaMgSi2O6；所述的副料是BaZrO3；所述改性添加劑是MnO、Al2O3、Co3O4、ZnO中的一種或幾種；所述的燒結(jié)助劑是Li2O、CaO、MgO、SiO2、B2O3中的一種或幾種，其中，主料50～58wt%、副料21～26wt%、改性添加劑3～8wt%、燒結(jié)助劑12～22wt%。本發(fā)明提供一種低溫燒結(jié)C0G特性微波介質(zhì)材料及其制備方法，有效提高品質(zhì)因素，使得陶瓷能夠在較低溫度燒結(jié)下，保持良好介電性能的同時，擁有穩(wěn)定的溫度系數(shù)。
【專利說明】低溫燒結(jié)COG特性微波介質(zhì)材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子信息材料與元器件【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種低溫燒結(jié)COG特性微 波介質(zhì)材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 微波陶瓷電容器是目前世界上用量最大、發(fā)展最快的電子元件之一。微波陶瓷電 容器主要應(yīng)用于各類軍用民用整機的震蕩、禪合、濾波、旁路電路中，應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)拓展到 自動控制儀表、計算機、手機、數(shù)字家電、汽車、電力等行業(yè)。目前，微波陶瓷電容器已經(jīng)成為 了電容器市場的重要組成，全球市場的需求量增長速度近15%。市場需求巨大，產(chǎn)業(yè)化市場 前景非常廣闊。
[0003] 對于射頻、微波多層陶瓷電容器來說，還要求具備W下性能；高耐壓、大電流、大功 率、超高Q值、穩(wěn)定溫度系數(shù)，超低等效串聯(lián)電阻ESR等。電容器的損耗是由金屬損耗和介 質(zhì)損耗兩部分構(gòu)成。在30MHz W下，陶瓷的介質(zhì)損耗占主導(dǎo)地位；在30MHz W上，金屬損耗 占主導(dǎo)地位。為了獲得高頻下更低的ESR，必須降低金屬損耗，因此現(xiàn)在開始采用方阻更低 的Ag來做內(nèi)部電極，由于Ag的烙點低，必須要求陶瓷的燒結(jié)溫度降低到92(TC W下。BaZr〇3 具有優(yōu)異的介電性能和容量溫度系數(shù)（TCC)，但是存在燒結(jié)溫度高的問題。因此在實際生產(chǎn) 使用中，需要通過一些方法在不影響介電性能的前提下，降低燒結(jié)溫度，W生產(chǎn)出滿足純銀 內(nèi)電極使用的低溫燒結(jié)COG特性微波介質(zhì)材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種低溫燒結(jié)COG特性微波介質(zhì)材料及其制備方法，有效提高品質(zhì) 因素，使得陶瓷能夠在較低溫度燒結(jié)下，保持良好介電性能的同時，擁有穩(wěn)定的溫度系數(shù)。
[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種低溫燒結(jié)COG特性微波介質(zhì)材料，包括主料、 畐Ij料、改性添加劑和燒結(jié)助劑，所述主料是CaMgSisOe ;所述的副料是BaZr〇3 ;所述改性添加 劑是胞0^12〇3、(：〇3〇4、211〇中的一種或幾種；所述的燒結(jié)助劑是叫0、化0、1肖0、51〇2、82〇3中 的一種或幾種，其中，主料50?58wt%、副料21?26wt%、改性添加劑3?8wt%、燒結(jié)助劑 12 ?22wt%。
[0006] 進一步的，所述主料CaM拆i2〇e是化C〇3、Mg (OH) 2、Si化按摩爾比1 ; 1 ;2球磨混合 均勻后，在1100?120(TC鍛燒2?4小時后獲得。
[0007] 進一步的，所述副料BaZrA是BaC〇3、ZrA按摩爾比1 ;1?1 ;1. 02的比例球磨混 合均勻后，在1100?120(TC鍛燒3?5小時后獲得。
[000引進一步的，所述改性添加劑在整個介質(zhì)材料組成是MnOO. 1?0. 3wt%，AI2O3O. 5? 3wt%，C03040. 1 ?Iwt% W及化00. 5 ?5wt0/0。
[0009] 進一步的，所述燒結(jié)助劑的組成是LiaOlO?40wt%Xa010?30wt%、Mg05?20wt〇/〇、 SiOalO ?20wt% W及 B2O3IO ?45wt〇/〇。
[0010] 進一步的，所述改性添加劑和燒結(jié)助劑元素的組成形式為氧化物，碳酸鹽和/或 氧化物與碳酸鹽的混合物。
[0011] 本發(fā)明還公布了一種低溫燒結(jié)COG特性微波介質(zhì)材料的制備方法，包括：
[001引 按照化學(xué)計量配比主料 CaM拆i20e，CaC03 ;Mg(0H)2 ;Si02=l ;1 ;2,在 1100 ?120(TC 鍛燒2?4小時；
[001引 按照化學(xué)計量配比副料BaZr03, BaC03 ;Zr02=l ;1?1 ;1. 02,在1100?120(TC鍛 燒3?5小時；
[0014] 按照化學(xué)計量配比燒結(jié)助劑，重量百分比是LiaOlO?40wt%、化OlO?30wt〇/〇、 Mg05?20wt%、Si〇2lO?20wt%、B2〇3l〇?45wt%，將配比后氧化物混合后W去離子水為介質(zhì) 球磨4?8小時后，出料烘干過篩后，再在700?85(TC鍛燒1?2個小時，然后冷卻粉碎；
[0015] 球磨后已合成的主粉體，按化學(xué)計量比例加入主料50?58wt%，副料21?26wt%， 改性添加劑 3% ?Swt%，包括 MnOO. 1 ?0. 3wt%，AI2O3O. 5 ?3wt%，C03O4O. 1 ?Iwt%，ZnOO. 5 ? 5wt%，燒結(jié)助劑12?22wt%。按照粉料、介質(zhì)重量與去離子水比1 ;4 ;4混合后球磨6?8 個小時；干燥后獲得所制備的微波介質(zhì)陶瓷粉末。
[0016] 進一步的，所述助烙劑元素的組成形式為氧化物，碳酸鹽和/或氧化物與碳酸鹽 的混合物。
[0017] 綜上，本發(fā)明所提供的低溫燒結(jié)COG特性微波介質(zhì)材料及其制備方法，W CaM拆i2化微波介電陶瓷為基礎(chǔ)，通過調(diào)節(jié)改性添加劑的量調(diào)整TCC和介電性能，使其符合 COG標準；并使用燒結(jié)助劑降低燒結(jié)溫度至92(TC W下，該種低溫燒結(jié)微波介電陶瓷的組成 W及制備比較簡單，原材料成本低，且綠色環(huán)保，可用于MLCC、微波天線等微波器件的制造。

【具體實施方式】
[0018] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實例對本發(fā)明作 進一步詳細說明。但所舉實例不作為對本發(fā)明的限定。
[0019] 本發(fā)明提供的一種低溫燒結(jié)COG特性微波介質(zhì)材料，包括主料、副料、改性添加劑 和燒結(jié)助劑，所述主料是CaM拆i2〇e ;所述的副料是BaZr〇3 ;所述改性添加劑是MnO、Al2〇3、 0〇3〇4、211〇中的一種或幾種；所述的燒結(jié)助齊[]是1王2〇、〇3〇、1徑0、8王〇2、82〇3中的一種或幾種， 其中，主料50?58wt%、副料21?26wt%、改性添加劑3?8wt%、燒結(jié)助劑12?22wt%。
[0020] 優(yōu)選的，所述主料CaM拆i2〇e是化CO3、Mg (OH) 2、Si化按照摩爾比例1 ; 1 ;2球磨混 合均勻后，在1100?120(TC鍛燒2?4小時后獲得。
[0021] 優(yōu)選的，所述副料BaZrA是BaC〇3、ZrA按摩爾比1 ;1?1 ;1. 02的比例球磨混合 均勻后，在1100?120(TC鍛燒3?5小時后獲得。
[0022] 優(yōu)選的，所述改性添加劑在整個介質(zhì)材料組成是MnOO. 1?0. 3wt%，AI2O3O. 5? 3wt%，C〇3〇4〇. 1 ?Iwt% W及 &!〇0. 5 ?5wt〇/〇。
[0023] 優(yōu)選的，所述燒結(jié)助劑的組成是LiaOlO?40wt%、CaOlO?30wt%、Mg05?20wt〇/〇、 SiOglO ?20wt% W及 B2O3IO ?45wt〇/〇。
[0024] 優(yōu)選的，所述改性添加劑和燒結(jié)助劑元素的組成形式為氧化物，碳酸鹽和/或氧 化物與碳酸鹽的混合物。
[0025] 本發(fā)明還提供一種低溫燒結(jié)COG特性微波介質(zhì)材料的制備方法，包括：
[0026] 按照化學(xué)計量配比主料 CaM拆i2〇e，CaC〇3 ;Mg(0H)2 ;Si〇2=l ;1 ;2,在 1100 ?120(TC 鍛燒2?4小時；
[0027] 按照化學(xué)計量配比副料BaZrA,按摩爾比BaC〇3 ;Zr〇2=l ;1?1 ;1. 02進行配料，在 1100?1200°C鍛燒3?5小時；
[0028] 按照化學(xué)計量配比燒結(jié)助劑，重量百分比是LisOlO?40wt%、化OlO?30wt〇/〇、 Mg05?20wt%、Si〇2lO?20wt%、B2〇3l〇?45wt%，將配比后氧化物混合后W去離子水為介質(zhì) 球磨4?8小時后，出料烘干過篩后，再在700?85(TC鍛燒1?2個小時，然后冷卻粉碎；
[0029] 球磨后已合成的主料，按化學(xué)計量比例加入主料50?58wt%，副料21?26wt%，改 性添加劑 3 ?Swt%，包括 MnOO. 1 ?0. 3wt%，AI2O3O. 5 ?3wt%，C〇3〇4〇. 1 ?Iwt%，ZnOO. 5 ? 5wt%，燒結(jié)助劑12?22wt%。按照粉料、介質(zhì)重量與去離子水比1 ;4 ;4混合后球磨6?8 個小時；干燥后獲得所制備的微波介質(zhì)陶瓷粉末。
[0030] 優(yōu)選的，所述助烙劑元素的組成形式為氧化物，碳酸鹽和/或氧化物與碳酸鹽的 混合物。
[003。 本發(fā)明的主旨是采用CaM拆i20e體系作為主料，加入BaZr化調(diào)節(jié)瓷料的介電性能 和溫度系數(shù)，加入較高比例的燒結(jié)助劑降低燒結(jié)溫度，得到一種低溫燒結(jié)COG特性微波介 質(zhì)材料。該瓷料具有介電性能優(yōu)異、工藝性能好、原料環(huán)保、燒結(jié)溫度低等特點，下面對本 發(fā)明的內(nèi)容進一步詳述，本發(fā)明公布的一種低溫燒結(jié)COG特性微波介質(zhì)材料，原材料均采 用化學(xué)純及W上。按照化學(xué)計量配比主料CaM拆i20e如下，CaC03 ;Mg(0H)2 =Si化=1 ;1 ;2,在 1100?1200°C鍛燒2?4小時。
[003引 按照化學(xué)計量配比副料BaZr03, BaC03 ;Zr02=l ;1?1 ;1. 02,在1100?120(TC鍛 燒3?5小時。
[0033] 按照化學(xué)計量配比燒結(jié)助劑，具體重量百分比是LisOlO?40wt%Xa010?30wt%、 Mg05?20wt%、Si〇2lO?20wt%、B2〇3lO?45wt%，將配比后氧化物混合后W去離子水為介質(zhì) 球磨4?8小時后，出料烘干過篩后，再在700?85(TC鍛燒1?2個小時，然后冷卻粉碎。
[0034] 球磨后已合成的主粉體，按表一中的配方1?12加入主料50?58wt%，副料21? 26wt%，改性添加劑 3 ?Swt%，包括 MnOO. 1 ?0. 3wt%，AI2O3O. 5 ?3wt%，C〇3〇4〇. 1 ?lwt〇/〇, 化00. 5?5wt%，燒結(jié)助劑12?22wt%，燒結(jié)助劑方案I?5如表二所示。按照粉料、介質(zhì) 重量與去離子水比1 :4 ;4混合后球磨6?8個小時；干燥后獲得所制備的微波介質(zhì)陶瓷粉 O
[00巧]按瓷料生產(chǎn)工藝流程制作MLCC瓷料，然后按MLCC的制作流程加入有機粘合劑和 己醇等溶劑球磨，從而形成漿料，把漿料流延制作成薄膜片，在膜片上印刷全銀內(nèi)電極，交 替層疊所需層數(shù)，形成生逐電容器芯片，然后在280?40(TC溫度熱處理生逐電容器芯片， W排除有機粘合劑和溶劑，在880?92(TC溫度燒結(jié)2. 5?5小時電容器芯片，然后，經(jīng)表 面拋光處理，再在芯片的兩端封上一對外部銅化電極，使外部電極與內(nèi)部電極連接，在 700?80(TC溫度范圍內(nèi)熱處理外電極，再經(jīng)電鍛處理等工藝，即可得到多層片式陶瓷電 容器。
[0036] 經(jīng)過測試得到產(chǎn)品性能如表H所示。
[0037] 表一；主料、副料、改性添加劑、燒結(jié)助劑配方組成（wt%)
[0038]

【權(quán)利要求】
1. 一種低溫燒結(jié)COG特性微波介質(zhì)材料，包括主料、副料、改性添加劑和燒結(jié)助劑， 其特征在于，所述主料是CaMgSi206 ;所述的副料是BaZr03 ;所述改性添加劑是MnO、A1203、 &)304、2110中的一種或幾種；所述的燒結(jié)助劑是1^ 20、〇&0、1%0、3102、8203中的一種或幾種， 其中，主料50?58wt%、副料21?26wt%、改性添加劑3?8wt%、燒結(jié)助劑12?22wt%。
2. 如權(quán)利要求1所述的低溫燒結(jié)COG特性微波介質(zhì)材料，其特征在于，所述主料 CaMgSi206是CaC03、Mg(0H)2、Si0 2按摩爾比1 :1 :2球磨混合均勻后，在1100?1200°C煅燒 2?4小時后獲得。
3. 如權(quán)利要求1所述的低溫燒結(jié)C0G特性微波介質(zhì)材料，其特征在于，所述副料BaZr03是8&0)3、21〇2按摩爾比1 :1?1 :1. 02球磨混合均勻后，在1100?1200°C煅燒3?5小時 后獲得。
4. 如權(quán)利要求1所述的低溫燒結(jié)C0G特性微波介質(zhì)材料，其特征在于，所述改性添加劑 在整個介質(zhì)材料組成是MnOO. 1?0? 3wt%，A12030. 5?3wt%，C〇3040. 1?lwt%以及ZnOO. 5? 5wt%〇
5. 如權(quán)利要求1所述的低溫燒結(jié)COG特性微波介質(zhì)材料，其特征在于，所述燒結(jié)助劑 的組成是 Li2010 ?40wt%、CaOlO ?30wt%、Mg05 ?20wt%、Si0210 ?20wt% 以及 B20310 ? 45wt%〇
6. 如權(quán)利要求1所述的低溫燒結(jié)COG特性微波介質(zhì)材料，其特征在于，所述改性添加劑 和燒結(jié)助劑元素的組成形式為氧化物，碳酸鹽和/或氧化物與碳酸鹽的混合物。
7. -種低溫燒結(jié)C0G特性微波介質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，包括： 按照化學(xué)計量配比主料，按摩爾比CaMgSi206, CaC03 :Mg(0H)2 :Si02=l :1 :2,在1100? 1200°C煅燒2?4小時； 按照化學(xué)計量配比副料BaZr03，按摩爾比BaC03 :Zr02=l :1?1 :1. 02,在1100?1200°C 煅燒3?5小時； 按照化學(xué)計量配比燒結(jié)助劑，重量百分比是Li2010?40wt%、CaOlO?30wt%、Mg05? 20wt%、Si0210?20wt%、B20310?45wt%，將配比后氧化物混合后以去離子水為介質(zhì)球磨4? 8小時后，出料烘干過篩后，再在700?850°C煅燒1?2個小時，然后冷卻粉碎； 按化學(xué)計量比例加入主料50?58wt%，副料21?26wt%，改性添加劑3%?8wt%，包 括 MnOO. 1 ?0? 3wt%，A12030. 5 ?3wt%，C〇3040. 1 ?lwt%，ZnOO. 5 ?5wt%，燒結(jié)助劑 12 ? 22wt%。按照粉料、介質(zhì)重量與去離子水重量比1 :4 :4混合后球磨6?8個小時；干燥后獲 得所制備的微波介質(zhì)陶瓷粉末。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的低溫燒結(jié)C0G特性微波介質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，所 述助熔劑元素的組成形式為氧化物，碳酸鹽和/或氧化物與碳酸鹽的混合物。
【文檔編號】C04B35/16GK104341144SQ201310331698
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月1日
【發(fā)明者】陳仁政, 宋蓓蓓, 程華容, 楊喻欽, 楊魁勇 申請人:北京元六鴻遠電子技術(shù)有限公司