CN115557784B - 一种mzta陶瓷材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种MZTA陶瓷材料及其制备方法和应用。所述MZTA陶瓷材料的化学通式为Mg1‑ xZnx(Ti1‑yAly)O3，其中0＜x≤0.3，0＜y≤0.2。

Description

一种MZTA陶瓷材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种MZTA陶瓷材料及其制备方法和应用，具体涉及一种低温共烧材料及其制备方法和应用，特别涉及一种具有中介电常数、低介电损耗、高导热的低温共烧材料及其制备方法和应用，属于低温共烧材料领域。
背景技术
低温共烧陶瓷技术(LTCC)，就是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，作为电路基板材料，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个无源元件埋入其中，然后叠压在一起，在900℃烧结，制成三维电路网络的无源集成组件，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块。
近年来，LTCC材料已被广泛应用于航空航天、军事、无线通讯、电子设备、无线通讯、汽车电子、化工生物医疗和环境能源等领域，随着军用电子整机，通讯类电子产品及消费类电子产品迅速向短、小、轻、薄方向发展，微波多芯片组件(MMCM)技术因具有重量轻、体积小、成本低和可靠性高的技术特点而被广泛应用。多层片式元件是实现这一技术的有效途径，从经济和环保角度考虑，微波元器件的片式化，需要微波介质材料能与熔点较低，电导率高的贱价金属Cu或Ag的电极共烧，这就要求微波介质陶瓷材料能与Cu或Ag低温共烧，为此人们开发出新型的低温共烧陶瓷技术，广泛应用与航空航天、5G基站、汽车雷达等通讯领域，作为其中的基础、共性以及关键性材料。纵观近几年国内外低温共烧陶瓷材料的研究现状，可将LTCC材料体系分为三大类：(1)微晶玻璃基低温共烧陶瓷；(2)微波介质陶瓷基低温共烧陶瓷；(3)新型低温烧结温度微波介质陶瓷。
在大多数的LTCC的研究中，微晶玻璃基低温共烧陶瓷的介电常数在10以下，仅可作为基板封接材料应用，并且强度较低，而无法满足越来越多的需求高介电常数LTCC材料的应用场合。
发明内容
针对LTCC介电常数较低和强度较低等缺点，提供一种MZTA陶瓷材料、以及由流延制备、等静压成型制备的中介、低损耗、高导热的LTCC材料及其制备方法。一种介电常数在15-25，介电损耗低于5×10-4(10GHz)，成本低，且易于大批量生产的Mg1-xZnx(Ti1-yAly)O3基LTCC材料及其制备方法，以及一种由该复合材料制得的电容器。
第一方面，本发明提供了一种MZTA陶瓷材料，所述MZTA陶瓷材料的化学通式为Mg1-xZnx(Ti1-yAly)O3，其中0＜x≤0.3，0＜y≤0.2。
较佳的，0.2≤x≤0.3；0.1≤y≤0.2。
较佳的，所述MZTA陶瓷材料的介电常数为20～25，介电损耗低于2×10-4(10GHz)，导热率为1～3W/(m·K)。
第二方面，本发明提供了一种MZTA陶瓷材料的制备方法，按MZTA陶瓷粉体化学通式Mg1-xZnx(Ti1-yAly)O3称取MgO粉、ZnO粉、Al2O3粉、TiO2粉并混合，经煅烧后，得到所述MZTA陶瓷材料；所述煅烧的温度为1150～1250℃，时间≥3小时。
第三方面，本发明提供了一种MZTA陶瓷粉体，由上述MZTA陶瓷材料制备得到；优选地，所述MZTA陶瓷粉体的粒径D50为0.1～5μm，优选0.5μm～2μm，最优选为1μm。
第四方面，本发明提供了一种MZTA/BASMT/片状BN低温共烧材料，包括BASMT玻璃粉体、上述MZTA陶瓷粉体和片状BN粉体复合得到。
较佳的，所述BASMT玻璃粉体的化学通式为aB2O3-bAl2O3-cSiO2-dMgO-eTiO2，其中a＝20～30mol％、b＝0～10mol％、c＝30～40mol％、d＝20～30mol％、e＝0～10mol％，a+b+c+d+e＝100moL％。
较佳的，以BASMT玻璃粉体、MZTA陶瓷粉体和片状BN粉体的总质量之和为100wt％，所述MZTA陶瓷粉体的含量为50～70wt％，所述BASMT玻璃粉体的含量为30～40wt％，所述片状BN粉体的含量为0～10wt％。
较佳的，BASMT玻璃粉体的粒径D50为0.5～2μm，优选为1μm；所述片状BN粉体的厚度为1～5μm，直径为10～20μm。
较佳的，按BASMT玻璃粉体的化学计量比称取B2O3粉、Al2O3粉、SiO2粉、MgO粉、TiO2粉球并混合，经熔制后浇在水中形成BASMT玻璃；再经破碎或球磨，得到BASMT玻璃粉体；所述熔制的温度为1400～1500℃，保温时间≥2小时。
较佳的，所述MZTA/BASMT/片状BN低温共烧材料的介电常数为15～20，介电损耗低于8×10-4(10GHz)，导热率为2～8W/(m·K)(优选5～8W/(m·K))。
第五方面，本发明提供了一种MZTA/BASMT/片状BN低温共烧材料的制备方法，包括：
(1)采用含有聚硅氮烷、丙烯酸酯、乙烯基硅氧烷和甲基丙烯酸中至少一种改性剂的改性剂溶液改性片状BN，得到改性后的片状BN；
(2)将改性后的BN片状、MZTA陶瓷粉体、BASMT玻璃粉体、粘结剂和溶剂混合后，经过流延成型和干燥，得到MZTA/BASMT/片状BN膜带；
(3)将多个MZTA/BASMT/片状BN膜带叠层，再经热等静压成型和烧结，得到MZTA/BASMT/片状BN低温共烧材料。
较佳的，步骤(1)中，所述改性剂溶液的浓度为5wt％；所述改性剂的总量为片状BN的0～5wt％。
较佳的，步骤(2)中，所述粘结剂选自PVB、乙基纤维素和PVA中的至少一种；所述粘结剂加入量为BASMT玻璃粉体、MZTA陶瓷粉体和片状BN粉体的总质量的5～10wt％；所述溶剂选自酒精、甲苯、丙酮和二甲苯中的至少一种。
较佳的，步骤(2)中，所述流延成型的温度为50～70℃，刮刀的高度为200μm～500μm；所得MZTA/BASMT/片状BN膜带的厚度为70μm～170μm。
较佳的，步骤(3)中，所述热等静压的温度为50～85℃，压力为30～70MPa；所述烧结的温度为800～1000℃，时间为1～4小时。
第六方面，本发明提供了一种电容器，其特征在于，由上述的MZTA/BASMT/片状BN低温共烧材料制备得到。
有益效果：
本发明中，MZTA陶瓷材料为微波介电陶瓷材料，其介电常数为15～20和介电损耗低于8×10-4(10GHz)。广泛应用于卫星通信、移动通信、等现代通信行业。
本发明中，还通过表面改性h-BN，提高BN与玻璃基体的结合力，从而降低复合材料的介电损耗，提高导热系数。另外，通过流延成型等静压方式定向增强BN的取向性，以此提高复合材料的导热性能。
本发明中LTCC材料兼具介电常数15～20和介电损耗低于8×10-4(10GHz)，与片状BN复合复合从而获得一种兼具中介电常数、低介电损耗和高导热的LTCC材料，成本低，且易于大批量生产的Mg1-xZnx(Ti1-yAly)O3基LTCC材料。广泛应用于卫星通信、移动通信、等现代通信行业。
具体实施方式
以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
在此公开一种微波介质陶瓷及一种玻璃，为含有Mg、Zn、Ti、Al和O四种主要元素的微波介质陶瓷，玻璃为含有B、Al、Si、Mg、Ti和O五种主要元素。
本发明中，微波介质陶瓷的化学通式为Mg1-xZnx(Ti1-yAly)O3(简写为MZTA)，其中0＜x≤0.3，0＜y≤0.2。用于复合的玻璃的化学通式为B2O3-Al2O3-SiO2-MgO-TiO2(BASMT)以及片状BN。在可选的实施方式中，玻璃B2O3-Al2O3-SiO2-MgO-TiO2(BASMT)组成为B2O3：20～30mol％、Al2O3：0～10mol％、SiO2：30～40mol％、MgO：20～30mol％、ZnO：0～10mol％，上述五种组成摩尔百分比之和为100％。
本公开的微波介质陶瓷兼具中介电常数和低介电损耗，例如，其介电常数可为20～30，介电损耗可为2×10-4～5×10-4。本公开的玻璃兼具中介电常数和低介电损耗，例如，其介电常数可为8～10，介电损耗可为8×10-4～10×10-4。
在此公开一种MZTA/BASMT/片状BN低温共烧材料，包括：Mg1-xZnx(Ti1-yAly)O3粉(简写为MZTA粉)其中0<x<0.3，0<y<0.2、以及B2O3-Al2O3-SiO2-MgO-TiO2粉(BASMT粉)，B2O3：20～30mol％、Al2O3：0～10mol％、SiO2：30～40mol％、MgO：20～30mol％、ZnO：0～10mol％。优选地，该低温共烧材料由MZTA粉/BASMT粉/片状BN粉/粘结剂组成。
本发明中，将MZTA/BASMT/片状BN复合，由于BASMT玻璃本身具备较高介电常数和较低介电损耗，并且玻璃转化点较低，添加在陶瓷中容易烧结致密，与MZTA陶瓷和片状BN复合后，其样品致密程度高，使复合材料具备可调的介电常数和更低的介电损耗。
该复合介质材料中，MZTA陶瓷可作为基体，BASMT玻璃和片状BN可作为填料。一实施方式中，该复合介质材料形成为电容材料。
该复合介质材料中，MZTA陶瓷粉的质量可为MZTA陶瓷/BASMT玻璃/片状BN复合总质量的50％。片状BN的质量可为MZTA陶瓷/BASMT玻璃/片状BN复合总质量的0～20％。在该质量分数下，可以使复合材料的具有更低的介电损耗和更高的导热率，例如介电损耗低于8×10-4(10GHz)，导热率最高达到5W/(m·K)。更优选地，MZTA陶瓷的质量为MZTA陶瓷/BASMT玻璃/片状BN总质量的50％，片状BN的质量为MZTA陶瓷/BASMT玻璃/片状BN总质量的5～10％。
一优选实施方式中，复合介质材料中的微波介质陶瓷为颗粒状，其粒径为1μm～5μm，采用微米级别粉体表面能低，不易团聚，减少颗粒间的气孔。可以起到降低介电损耗，提高导热率的作用。
接着，作为示例，说明上述微波介质陶瓷和复合介质材料的制备方法。
首先合成MZTA粉体。将MZTA微波介质材料中的MgO、ZnO、Al2O、TiO2按上述配比(化学计量比)称取，混合均匀。其中MgO可用4MgCO3·Mg(OH)2·8H2O折算。一个示例中，以去离子水为球磨介质，在行星球磨机上混合均匀，烘干。料：球：水为1：1：1。球磨后粉料粒径可为1μm～5μm。将混合均匀的原料煅烧合成MZTA粉体。煅烧温度可以是1100～1350℃，优选为1200℃～1300℃。保温时间优选为4h。
将B2O3-Al2O3-SiO2-MgO-TiO2(BASMT)玻璃中的B2O3、Al2O3、SiO2、MgO、TiO2按上述配比(化学计量比)称取，混合均匀。其中B2O3可用H3BO3折算。熔制后二次球磨10小时得到玻璃粉体。熔制温度可以是1400～1500℃，优选为1450℃。保温时间优选为4h。
低温共烧材料可由MZTA陶瓷粉体、BASMT玻璃和片状BN混合造粒而得。进一步进行流延、叠层、等静压，可到得到多层电容器。
MZTA陶瓷粉体(或称微波介质陶瓷粉)的粒径可为1μm～5μm。微波介质陶瓷粉、玻璃粉可以是将通过上述方法制得的微波介质陶瓷球磨而得。
将片状BN和MZTA陶瓷用偶联剂进行改性，得到改性的片状BN和MZTA陶瓷粉。通过改性，可以改变无机材料表面的亲水性，增加片状BN和MZTA陶瓷粉体与BASMT玻璃的结和力，达到减少界面气孔，起到降低损耗、提高导热系数的目的。例如，1wt％偶联剂改性的BN和陶瓷与BASMT玻璃混合，介电常数在19左右，介电损耗低于5×10-4，而导热系数在5.2W/(m·K)左右，相比于纯MZTA/BASMT低温共烧体系提高了100％以上。
改性使用的偶联剂为聚硅氮烷，聚硅氮烷可以在陶瓷表面形成亲玻璃层的界面层，在加强两相结合力的同时进一步降低复合材料的气孔率。偶联剂的用量可为片状BN粉的0～1.5％(质量分数)，优选为1％～1.5％。
一个示例中，将片状BN粉体置于浓度为10％的聚硅氮烷溶液中，聚硅氮烷总量为陶瓷的0～1.5wt％，磁力搅拌5小时，再经过抽滤后，120℃烘干，得到改性的片状BN粉。
将改性的片状BN粉与MZTA陶瓷粉体、BASMT玻璃混合均匀。将片状BN与MZTA陶瓷/BASMT玻璃以5：35：60进行混合，置于三维混料机中混合均匀后加入溶剂(例如，酒精)、粘结剂，浆料置于流延机中，在50-70℃范围内流延，得到流延膜带。将上述流延膜带进行叠层热压成型(热压温度为50～85℃，热压压力为30～70MPa)和低温烧结，最终得到高导热低温共烧材料。
本发明中，制得的高导热低温共烧材料的介电常数高且可调节(15～20)，介电损耗低于8×10-4。该高导热低温共烧材料在保留优良介电性能的前提下具备良好的加工性能，可满足新一代通讯材料的要求。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。下述实施例中，借助AgilentE8363APNA网络分析仪，采用带状线法测量所制备基板陶瓷材料的介电常数和介电损耗。
实施例1
(1)将MgO、ZnO、TiO2、Al2O3按Mg0.95Zn0.05(Ti0.95Al0.05)O3的化学计量比混合，加入去离子水作为球磨介质，球磨10小时后，150℃烘干，再将粉料在1100℃下煅烧4小时；
(2)将煅烧后的粉料，加入去离子水作为球磨介质，二次球磨10小时后，经过过筛，得到D50为1-5μm的Mg0.95Zn0.05(Ti0.95Al0.05)O3粉体；
(3)将上述粉体置于浓度为10％的聚硅氮烷溶液中，聚硅氮烷总量为陶瓷的1wt％，磁力搅拌5小时，再经过抽滤后，120℃烘干；
(4)将B2O3-Al2O3-SiO2-MgO-TiO2(BASMT-1)，B2O3、Al2O3、SiO2、MgO、TiO2按25：5：30：30：10的化学计量比混合，熔制后二次球磨10小时得到玻璃粉体。熔制温度可以是1400～1500℃，优选为1450℃。保温时间优选为4h。加入去酒精作为球磨介质，球磨10小时后，150℃烘干，得到D50为1-5μm的BASMT-1玻璃粉体；
(5)将片状BN、BASMT玻璃粉和MZTA陶瓷粉体，以5：35：60进行混合，置于三维混料机中混合均匀后加入酒精、粘结剂继续混合，所得浆料置于流延机中，在60℃范围内流延，得到流延膜带；
(6)将上述流延膜带进行叠层热压成型(热压温度为75℃，热压压力为70MPa)，再经850℃烧结2小时，最终得到高导热低温共烧材料。工艺参数列于表3，最终得到电容材料其性能测试结果如表4所示。
实施例2
本实施例2中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例1，区别仅在于：步骤(1)中，将MgO、ZnO、TiO2、Al2O3按Mg0.9Zn0.1(Ti0.95Al0.05)O3的化学计量比混合，加入去离子水作为球磨介质，球磨10小时后，150℃烘干，再将粉料在1100℃下煅烧4小时。
实施例3
本实施例3中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例1，区别仅在于：步骤(1)中，将MgO、ZnO、TiO2、Al2O3按Mg0.85Zn0.15(Ti0.95Al0.05)O3的化学计量比混合，加入去离子水作为球磨介质，球磨10小时后，150℃烘干，再将粉料在1100℃下煅烧4小时。
实施例4
本实施例4中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例1，区别仅在于：步骤(1)中，将MgO、ZnO、TiO2、Al2O3按Mg0.8Zn0.2(Ti0.95Al0.05)O3的化学计量比混合，加入去离子水作为球磨介质，球磨10小时后，150℃烘干，再将粉料在1100℃下煅烧4小时。
实施例5
本实施例5中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例1，区别仅在于：步骤(1)中，将MgO、ZnO、TiO2、Al2O3按Mg0.75Zn0.25(Ti0.95Al0.05)O3的化学计量比混合，加入去离子水作为球磨介质，球磨10小时后，150℃烘干，再将粉料在1100℃下煅烧4小时。
实施例6
本实施例6中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例1，区别仅在于：步骤(1)中，将MgO、ZnO、TiO2、Al2O3按Mg0.7Zn0.3(Ti0.95Al0.05)O3的化学计量比混合，加入去离子水作为球磨介质，球磨10小时后，150℃烘干，再将粉料在1100℃下煅烧4小时。
实施例7
本实施例7中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例6，区别仅在于：步骤(1)中，将MgO、ZnO、TiO2、Al2O3按Mg0.7Zn0.3(Ti0.9Al0.1)O3的化学计量比混合，加入去离子水作为球磨介质，球磨10小时后，150℃烘干，再将粉料在1100℃下煅烧4小时。
实施例8
本实施例8中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例6，区别仅在于：步骤(1)中，将MgO、ZnO、TiO2、Al2O3按Mg0.7Zn0.3(Ti0.85Al0.15)O3的化学计量比混合，加入去离子水作为球磨介质，球磨10小时后，150℃烘干，再将粉料在1100℃下煅烧4小时。
实施例9
本实施例9中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例6，区别仅在于：步骤(1)中，将MgO、ZnO、TiO2、Al2O3按Mg0.7Zn0.3(Ti0.8Al0.2)O3的化学计量比混合，加入去离子水作为球磨介质，球磨10小时后，150℃烘干，再将粉料在1100℃下煅烧4小时。
实施例10
本实施例10中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例9，区别仅在于：步骤(5)中，将片状BN、MZTA陶瓷粉、BASMT玻璃粉，以2.5：37.5：60进行混合，置于三维混料机中混合均匀后加入酒精、粘结剂继续混合，所得浆料置于流延机中，在60℃范围内流延，得到流延膜带。
实施例11
本实施例11中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例9，区别仅在于：步骤(5)中，将片状BN、MZTA陶瓷粉、BASMT玻璃粉，以7.5：32.5：60进行混合，置于三维混料机中混合均匀后加入酒精、粘结剂继续混合，所得浆料置于流延机中，在60℃范围内流延，得到流延膜带。
实施例12
本实施例12中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例9，区别仅在于：步骤(5)中，将片状BN、MZTA陶瓷粉、BASMT玻璃粉，以10：30：60进行混合，置于三维混料机中混合均匀后加入酒精、粘结剂继续混合，所得浆料置于流延机中，在60℃范围内流延，得到流延膜带。
实施例13
本实施例13中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例9，区别仅在于：步骤(4)中，将B2O3-Al2O3-SiO2-MgO-TiO2(BASMT-2)，B2O3、Al2O3、SiO2、MgO、TiO2按20：5：35：30：10的化学计量比混合，熔制后二次球磨10小时得到玻璃粉体。
实施例14
本实施例14中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例9，区别仅在于：步骤(4)中，将B2O3-Al2O3-SiO2-MgO-TiO2(BASMT-3)，B2O3、Al2O3、SiO2、MgO、TiO2按30：5：30：25：10的化学计量比混合，熔制后二次球磨10小时得到玻璃粉体。
实施例15
本实施例15中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例9，区别仅在于：步骤(4)中，将B2O3-Al2O3-SiO2-MgO-TiO2(BASMT-4)，B2O3、Al2O3、SiO2、MgO、TiO2按25：5：40：20：10的化学计量比混合，熔制后二次球磨10小时得到玻璃粉体。
实施例16
本实施例16中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例9，区别仅在于：步骤(5)中，将片状BN、BASMT玻璃粉和MZTA陶瓷粉体，以5：35：60进行混合，置于三维混料机中混合均匀后加入酒精、粘结剂继续混合，所得浆料浆料置于流延机中，在60℃范围内流延，得到流延膜带；所用片状BN不经过聚硅氮烷改性处理。
实施例17
本实施例17中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例9，区别仅在于：步骤(5)中，将片状BN、BASMT玻璃粉和MZTA陶瓷粉体，以5：45：50进行混合，置于三维混料机中混合均匀后加入酒精、粘结剂继续混合，所得浆料浆料置于流延机中，在60℃范围内流延，得到流延膜带。
实施例18
本实施例18中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例9，区别仅在于：步骤(5)中，将片状BN、BASMT玻璃粉和MZTA陶瓷粉体，以0：30：70进行混合，置于三维混料机中混合均匀后加入酒精、粘结剂继续混合，所得浆料浆料置于流延机中，在60℃范围内流延，得到流延膜带。
对比例1
本对比例1中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例9，区别仅在于：步骤(1)中，将MgO、ZnO、TiO2、Al2O3按Mg0.7Zn0.3TiO3的化学计量比混合，加入去离子水作为球磨介质，球磨10小时后，150℃烘干，再将粉料在1100℃下煅烧4小时。
对比例2
本对比例2中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例9，区别仅在于：步骤(1)中，将MgO、ZnO、TiO2、Al2O3按Mg(Ti0.8Al0.2)O3的化学计量比混合，加入去离子水作为球磨介质，球磨10小时后，150℃烘干，再将粉料在1100℃下煅烧4小时。
对比例3
本对比例3中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例9，区别仅在于：步骤(5)中，将片状BN、BASMT玻璃粉和MZTA陶瓷粉体，以5：55：40进行混合，置于三维混料机中混合均匀后加入酒精、粘结剂继续混合，所得浆料浆料置于流延机中，在60℃范围内流延，得到流延膜带。
对比例4
本对比例4中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例9，区别仅在于：步骤(5)中，将片状BN、BASMT玻璃粉和MZTA陶瓷粉体，以5：15：80进行混合，置于三维混料机中混合均匀后加入酒精、粘结剂继续混合，所得浆料浆料置于流延机中，在60℃范围内流延，得到流延膜带。
对比例5
本对比例5中高导热低温共烧材料的制备过程参照实施例9，区别仅在于：步骤(5)中，将片状BN、BASMT玻璃粉和MZTA陶瓷粉体，以12.5：27.5：60进行混合，置于三维混料机中混合均匀后加入酒精、粘结剂继续混合，所得浆料浆料置于流延机中，在60℃范围内流延，得到流延膜带。
表1为制备的MZTA陶瓷材料的组成及性能参数：
Figure BDA0003756179850000091
Figure BDA0003756179850000101
表2为制备的BASMT玻璃的组成及性能参数：
Figure BDA0003756179850000102
表3为实施例1-15制备的低温共烧材料的材料组成：
Figure BDA0003756179850000103
Figure BDA0003756179850000111
表4为实施例1-15制备的低温共烧材料的性能参数：
Figure BDA0003756179850000112
Figure BDA0003756179850000121
由表4可知，随着Zn的增加，样品的介电常数增加，同时损耗缓慢增加，导热率基本不变，Zn的离子极化率高于Mg，相同致密度条件下，样品的介电常数上升；随着Al的增加，样品的介电常数下降，同时损耗缓慢下降，导热率基本不变，Ti的离子极化率高于Al，相同致密度条件下，样品的介电常数下降。增加片状BN含量时，介电常数持续降低，损耗增加，导热率持续增加，由于BN的导热率比较高，大于100W/(m·K)，远高于体系介电常数，所以整体的导热率增加，而片状BN过多时，由于三相界面过多，从而增加损耗，但是，片状BN的排布也增加了体系的导热率。因此实施例9取得最佳的综合性能。

Claims (11)

1.一种MZTA/BASMT/片状BN低温共烧材料，其特征在于，包括BASMT玻璃粉体、MZTA陶瓷粉体和片状BN粉体复合得到；
所述BASMT玻璃粉体的化学通式为aB2O3-bAl2O3-cSiO2-dMgO-eTiO2，其中a＝20～30mol％、b＝0～10mol％、c＝30～40mol％、d＝20～30mol％、e＝0～10mol％，a+b+c+d+e＝100mol％；
所述MZTA陶瓷粉体的化学通式为Mg1-xZnx(Ti1-yAly)O3，其中0＜x≤0.3，0＜y≤0.2；
以BASMT玻璃粉体、MZTA陶瓷粉体和片状BN粉体的总质量之和为100wt％，所述MZTA陶瓷粉体的含量为50～70wt％，所述BASMT玻璃粉体的含量为30～40wt％，所述片状BN粉体的含量为20wt％以下。
2.根据权利要求1所述的MZTA/BASMT/片状BN低温共烧材料，其特征在于，0.2≤x≤0.3；0.1≤y≤0.2。
3.根据权利要求1所述的MZTA/BASMT/片状BN低温共烧材料，其特征在于，所述MZTA陶瓷粉体的粒径D50为0.5～2μm。
4.根据权利要求1所述的MZTA/BASMT/片状BN低温共烧材料，其特征在于，所述BASMT玻璃粉体的粒径D50为0.5～2μm；所述片状BN粉体的厚度为1～5μm，直径为10～20μm。
5.根据权利要求1所述的MZTA/BASMT/片状BN低温共烧材料，其特征在于，按BASMT玻璃粉体的化学计量比称取B2O3粉、Al2O3粉、SiO2粉、MgO粉、TiO2粉并混合，经熔制后浇在水中形成BASMT玻璃；再经破碎或球磨，得到BASMT玻璃粉体；所述熔制的温度为1400～1500℃，保温时间≥2小时。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的MZTA/BASMT/片状BN低温共烧材料，其特征在于，所述MZTA/BASMT/片状BN低温共烧材料的介电常数为15～20，介电损耗低于8×10-4，导热率为2～8W/(m·K)。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述MZTA/BASMT/片状BN低温共烧材料的制备方法，其特征在于，包括：
(1)采用含有聚硅氮烷、丙烯酸酯、乙烯基硅氧烷和甲基丙烯酸中至少一种改性剂的改性剂溶液改性片状BN，得到改性后的片状BN；
(2)将改性后的BN片状、MZTA陶瓷粉体、BASMT玻璃粉体、粘结剂和溶剂混合后，经过流延成型和干燥，得到MZTA/BASMT/片状BN膜带；
(3)将多个MZTA/BASMT/片状BN膜带叠层，再经热等静压成型和烧结，得到MZTA/BASMT/片状BN低温共烧材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述改性剂溶液的浓度为5wt％；所述改性剂的总量为片状BN的0～5wt％。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述流延成型的温度为50～70℃，刮刀的高度为200μm～500μm；所得MZTA/BASMT/片状BN膜带的厚度为70μm～170μm。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述热等静压的温度为50～85℃，压力为30～70MPa；所述烧结的温度为800～1000℃，时间为1～4小时。
11.一种电容器，其特征在于，由权利要求1-6中任一项所述的MZTA/BASMT/片状BN低温共烧材料制备得到。
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