[發明專利]一種溫度系數可調的硅酸鍶銅系介質陶瓷及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710602160.7
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN109279882A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 張平;廖建文
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C04B35/16
• 分類號: C04B35/16;C04B35/622
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明公開了一種溫度系數可調的硅酸鍶銅系介質陶瓷及其制備方法和應用，是以SrCuSi₄O₁₀介質陶瓷為基礎，外加0.5～2.0％的LiF燒結助劑，成功將其燒結溫度由1100℃降至900℃，制備出介電常數為5.88、介電損耗1.6×10^?3(1MHz)、介電常數溫度系數為119.90ppm/℃的微波介質陶瓷。以SrCuSi₄O₁₀?1.0％LiF介質陶瓷為基礎，外加15.0～24.0％的TiO₂溫度系數調節劑，成功將其實現了SrCuSi₄O₁₀介質陶瓷溫度系數的可調節性。本發明的制備成本低，工藝簡單，過程無污染，制備出一種很有前途的LTCC介質基板材料。

技術領域

本發明涉及陶瓷組合物技術領域，特別是涉及一種溫度系數可調的硅酸鍶銅系介質陶瓷及其制備方法和應用。

背景技術

現代電子信息技術向高頻、高穩定、低損耗方向的快速發展，對關鍵電子元件材料—介質陶瓷的性能提出了更高的要求。為了滿足此要求，低介電常數、低損耗、近零的溫度系數、低成本的介電陶瓷材料成為當今研究的一個熱點方向。以低溫共燒陶瓷(low-temperature co-fired ceramic,LTCC)技術為基礎的多層結構設計可有效減小器件體積，是實現元器件向小型化、集成化以及模塊化的重要途徑。LTCC技術要求介質材料能與高導電率和廉價的銀電極(961℃)實現共燒。因此，要求對于使用在微波元器件上的介質材料的燒結溫度要在950℃以下。

SrCuSi₄O₁₀是一種具有優越介電性能的新型的介質基板材料，原材料廉價可大幅降低成本，而且具有較低的介電常數(4.0)和介電損耗(1.0×10^-3)，但是燒結溫度為1100℃，而且具有較大的介電常數溫度系數。其較高的燒結溫度導致其不能運用于LTCC技術中，較大的介電常數溫度系數也限制了其在高穩定性要求領域的應用。

發明內容

本發明的目的是是克服SrCuSi₄O₁₀系介質陶瓷燒結溫度過高、介電常數溫度系數太高，不能運用于LTCC技術中的缺點，提供一種以SrCO₃、CuO、SiO₂為主要原料、外加LiF、TiO₂作為燒結助劑，配合SrCO₃、CuO、SiO₂原料，、將燒結溫度由1100℃成功降至900℃、介電常數溫度系數可調的硅酸鍶銅系介質陶瓷，同時保持其優異的介電性能。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

本發明的一種溫度系數可調的硅酸鍶銅系介質陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

(1)將SrCO₃、CuO、SiO₂原料，按化學式SrCuSi₄O₁₀進行配料，即SrCO₃、CuO、SiO₂的摩爾比為1:1:4，將原料、去離子水、磨球、加入聚酯罐中球磨；

(2)將步驟(1)球磨后的原料置于干燥箱中，于80～130℃烘干，烘干后過20-40目篩，獲得顆粒均勻的粉料；

(3)將步驟(2)混合均勻的粉料自室溫20-25℃以每分鐘3℃-5℃的速度升溫至950-975℃預燒4-5小時，煅燒后隨爐冷卻；

(4)將步驟(3)得到的預燒后的陶瓷粉料放入聚酯罐中，外加質量百分比0.5～2.0％的LiF(即LiF與所述陶瓷粉料的質量比為(0.005～0.02):1)和質量百分比0％～24.0％的TiO₂(即TiO₂與所述陶瓷粉料的質量比為(0～0.24):1)與煅燒后的粉體混合，球磨、烘干、造粒，過60-80目篩，再用粉末壓片機成型為坯體；