[发明专利]低K值和中K值LTCC介电组合物及装置

说明书

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。

技术领域

本发明涉及介电组合物，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明涉及介电组合物，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。

本发明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，本发明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。

本发明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。