固相法制备低温烧结B2O3-P2O5-SiO2系低介陶瓷材料.pdf

第16卷第5期 无机材料学报 Vol16．No5 2001年9月 Journalof Materials Inorganic Sep，2001 文章编号：1000-324X(2001)05-0974-05 固相法制备低温烧结B203．P205一Si02系低介陶瓷材料 李 勃，岳振星，周 济，桂治轮，李龙土 (清华大学材料系新型陶瓷与精细I艺国家重点实验室，北京100084) 摘 要：采用传统的电子陶瓷生产工艺，制备出一种B203-P20s-Si02系瓷料．该体系材料 加入少量助烧剂可在900。C，空气气氛中烧结，获得低介电常数陶瓷．得到烧结体的介电常数 E茎5、介电损耗tan53x10～(IMHz)，有望用于超高频叠层片式电感领域． 关键词：低介电常数；低烧结温度；片式电感 283 中圈分类号：TM 文献标识码：A 1引言 表面安装技术(SMT)越来越广泛的应用于电子工业中，其所需的表面安装器件(SMD) 也在取代传统的电子元件，成为电子工业的换代产品．片式电感作为不可缺少的一种表面 安装无源元件，越来越受到重视．在不同的使用频率范围内，叠层片式电感使用的介质材 料有所差别．在1GHz以下使用的电感，一般以软磁铁氧体为介质材料，在超高频(IGHz) 范围使用的叠层片式电感(MLCI)，电感量一般为nH级，可用非磁性材料作为介质¨对这 种材料性能要求如下： 1．低烧结温度，9500C，并能与Ag或AIg-Pd导体浆料共烧 2．在空气气氛中烧成，不需保护气氛 3．低介电常数0曼5)，减少信号延迟时间 4．低介电损耗，tan(5在10-3量级 目前使用的低温烧结低介陶瓷材料可分为三大类：结晶玻璃系【2】；玻璃+晶相填充料 的复合系刚J；非晶玻璃系．近年来人们把研究的重点放在玻璃+晶相填充料的复合系及 结晶玻璃系上，发展了多个体系的低烧低介材料． B203一P20s—Si02系陶瓷令人感兴趣之处在于其具有很低的介电常数E，且介电损耗也 很低。tan5在10-3量级甚至可以更小．这些指标完全符合作为甚高频片式电感介质材料的 Mellon大学材料科学与工程系的R．HSU等人在1993年报 在1989年报道M美国Carnegie 道了使用氧化物溶胶．凝胶工艺合成B203．P205一Si02系玻璃和玻璃陶瓷(6，“．在陶瓷品相 中引入硼硅玻璃应可以有效的降低烧结温度．该体系本身为B20。一SiO。系，没有必要再通过 加入硼硅玻璃粉的方法实现降烧目的，更便捷的选择是在升温过程中直接得到硼硅玻璃， 牧穑日期：2000_09_11，收到修改稿日期：2000一lO一18 基金项目：国家。863。高控术资助项目(715Z33—006-0050) 作者简升z挛勃(1976_)，男．博士研兜生 万方数据 5期 李 勃，等：固相法制备低温烧结B203一P205一si02系低介陶瓷材料 975 实现合成磷酸硼与熔化玻璃在烧结过程中同时完成．且利用磷酸硼晶相的析出克服玻璃流 动性强的缺点，保持原有的坯片形状．磷酸硼晶相析出还可以大大提高材料的耐水性． 本实验研究不经过熔制玻璃粉的过程，选用合适的原料，加入少量助烧剂，通过传统的 电子生产陶瓷工艺制备低温烧结的B203一P205一Si02系陶瓷材料． 2实验 配方混料，球磨，烘干，在400。C预烧，加入少量PbF2作助烧剂二次球磨．烘干，过筛， 得到所需瓷料；压片，烧结成瓷． 用差热分析仪对干凝胶进行差热分析(升温速率10。C／rain，空气气氛)；X光衍射仪测 定不同处理工艺的微粉的x光衍射谱；用场发射扫描电子显微镜观察烧成样品的微观形 貌；用HP4291B阻抗仪测试材料介电性能． 3结果和讨论 3．1球磨介质的选择