专利名称：一种高频片式电感用微晶玻璃陶瓷的配方及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高频片式电感用微晶玻璃陶瓷的配方及其制备方法，属于陶瓷材料领域。
多层片式电感器(MLCI)的主要优点有体积小；可靠性高；磁屏蔽性好；适于表面安装(SMT)和自动装配等。许多电子产品都离不开多层片式电感器，如笔记本计算机、手持电话、BP机、大屏幕彩电机芯等。多层片式电感器的应用包括(1)与电容合成LC滤波器；(2)在主动器件(如晶体管)中作为交流阻隔器；(3)用于匹配电路；(4)作为抗电磁干扰(EMI)滤波器。制造片式电感主要有两种材料电极材料和介质材料。电极材料一般采用金属银(Ag)或者银-钯合金(Ag-Pd)，如果采用金属银，介质材料要求900℃以下烧结；如果介质材料在1000℃下烧结，则采用银钯电极。从目前工业化的现状来看，片式电感介质材料只能用于较低的频率，主要包括应用于300MHz以下频率的铁氧体介质材料以及应用于高频范围(500MHz-2GHz)内的低介电常数的陶瓷材料与铁氧体的复合材料。
本发明微晶玻璃陶瓷材料由CaO、B2O3、SiO2、ZnO、P2O5五种成分组成，各成分的配比为CaO 25-60wt％B2O310-50wt％SiO210-60wt％ZnO 1-10wt％ P2O51-5wt％其制备过程为1.按配方秤得化学纯的CaO、B2O3、SiO2、ZnO、P2O5球磨2-6小时，后混合，干燥；2.在氧化铝坩锅内于1300-1400℃下保温2-4小时，使其完全熔融和均匀化；3.将坩锅中的熔融物淬入蒸馏水得到透明的碎玻璃体；4.所得碎玻璃体经湿法球磨(用氧锆磨球)得到平均粒径为0.5-2.0μm的玻璃粉末，即为本发明的微晶玻璃陶瓷材料；
5.用制得的微晶玻璃陶瓷材料粉末经成型后在750-850℃温度下保温1-4小时，即得微晶玻璃陶瓷。
本发明微晶玻璃陶瓷材料的特点(1)该玻璃陶瓷材料在(750℃-850℃)致密烧结，烧结体的微观结构由大量50-100nm的微细晶粒、少量玻璃相和气孔组成，是一种典型的微晶玻璃陶瓷，如
图1。
(2)利用本发明的玻璃陶瓷材料所制备的微晶玻璃陶瓷具有低的介电常数(ε＝4.9-5.5，1MHz)和介电损耗(tanδ＝0.001-0.0025，1MHz)。
(3)本发明通过在配方中添加ZnO和P2O5等助剂，可以降低微晶玻璃陶瓷的烧结温度，促进晶体的形核生长。
(4)通过控制配方中的主要成分之一的B2O3的含量可以降低玻璃的高温粘度，有助于降低材料的烧结温度。
(5)本发明制备的微晶玻璃陶瓷材料能够很好地和低电阻率的银电极共烧，如图2所示。
图2为微晶玻璃陶瓷材料和银共烧界面的光学微观结构。
实施例2按重量百分比称量CaO(42wt％)，B2O3(31wt％)，SiO2(24wt％)，ZnO(0.5wt％)和P2O5(2.5wt％)。经球磨3小时混料均匀后，在70℃烘干，装入白金坩锅，熔制玻璃(1400℃，保温2小时)，将熔融的玻璃淬入蒸馏水中，得到透明的碎玻璃体。将碎玻璃体经过湿法球磨(玻璃与乙醇比例为1∶1，时间24小时)，即得到本发明的玻璃陶瓷粉末NO2。经造粒(玻璃陶瓷材料粉末与5％聚乙烯缩丁醛的比例为60/40)干燥后，在1.5吨的压力干压成型。干压片先在550℃排胶(保温4小时)，然后迅速加热到780℃(加热速度10℃/min)并保温1.5小时，可得到介电性能良好的微晶玻璃陶瓷，如表1所示。
实施例3按重量百分比称量CaO(46wt％)，B2O3(26wt％)，SiO2(23wt％)，ZnO(3.5wt％)和P2O5(1.5wt％)。经球磨3小时混料均匀后，在70℃烘干，装入白金坩锅，熔制玻璃(1380℃，保温2小时)，将熔融的玻璃淬入蒸馏水中，得到透明的碎玻璃体。将碎玻璃体经过湿法球磨(玻璃与乙醇比例为1∶1，时间24小时)，即得到本发明的玻璃陶瓷粉末NO3。经造粒(玻璃陶瓷材料粉末与5％聚乙烯缩丁醛的比例为60/40)干燥后，在1.5吨的压力干压成型。干压片先在550℃排胶(保温4小时)，然后迅速加热到800℃(加热速度10℃/min)并保温2小时，可得到介电性能良好的微晶玻璃陶瓷，如表1所示。
实施例4按重量百分比称量CaO(50wt％)，B2O3(10wt％)，SiO2(40wt％)，ZnO(2.5wt％)和P2O5(1.5wt％)。经球磨3小时混料均匀后，在70℃烘干，装入白金坩锅，熔制玻璃(1400℃，保温2小时)，将熔融的玻璃淬入蒸馏水中，得到透明的碎玻璃体。将碎玻璃体经过湿法球磨(玻璃与乙醇比例为1∶1，时间24小时)，即得到本发明的玻璃陶瓷粉末NO4。经造粒(玻璃陶瓷材料粉末与5％聚乙烯缩丁醛的比例为60/40)干燥后，在1.5吨的压力干压成型。干压片先在550℃排胶(保温4小时)，然后迅速加热到850℃(加热速度10℃/min)并保温2小时，即可得到介电性能良好的微晶玻璃陶瓷材料，如表1所示。
表1 各例中烧结样品的性能样品 收缩率相对密度介电常数介电损耗 膨胀系数(％) (％)(1MHz) (×10-3，1MHz) (×10-6，200℃)NO1 18.5 97.34.971.15 4.7NO2 18.3 98.25.121.78 4.45NO3 18.5 97.65.462.01 6.88NO4 18.6 97.15.332.32 6.3权利要求
1.一种高频片式电感用微晶玻璃陶瓷，其特征是由CaO、B2O3、SiO2、ZnO、P2O5五种成分组成，各成分的配比为CaO 25-60wt％ B2O310-50wt％ SiO210-60wt％ZnO 1-10wt％ P2O51-5wt％
2.一种微晶玻璃陶瓷材料的制备方法，其特征是由下列步骤组成(1)按配方秤得化学纯的CaO、B2O3、SiO2、ZnO、P2O5球磨2-6小时，后混合，干燥；(2)在氧化铝坩锅内于1300-1400℃下保温2-4小时，使其完全熔融和均匀化；(3)将坩锅中的熔融物淬入蒸馏水得到透明的碎玻璃体；(4)所得碎玻璃体经湿法球磨得到平均粒径为0.5-2.0μm的玻璃粉末，即为本发明的微晶玻璃陶瓷材料；(5)用制得的微晶玻璃陶瓷材料粉末经成型后在750-850℃温度下保温1-4小时，即得微晶玻璃陶瓷。
全文摘要
一种高频片式电感用微晶玻璃陶瓷的配方及其制备方法,属于陶瓷材料领域。是由CaO、B
文档编号H01F17/00GK1389415SQ0212413
公开日2003年1月8日 申请日期2002年7月12日 优先权日2002年7月12日
发明者周和平, 王少洪, 罗凌虹 申请人:清华大学