[發(fā)明專利]一種低溫燒結硅酸鍶銅系介質陶瓷及其制備方法和應用

在審

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• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN109279883A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)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;C03C12/00
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發(fā)明公開了一種低溫燒結硅酸鍶銅系介質陶瓷及其制備方法和應用，所述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，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；(3)預燒4?5小時；(4)將步驟(3)預燒后的陶瓷粉料放入聚酯罐中，外加質量百分比4.0～10.0％的BCB玻璃與煅燒后的粉體混合，球磨，烘干，加粘合劑造粒，造粒后過60?80目篩，再用粉末壓片機成型為坯體；(5)將步驟(4)的坯體于850～950℃燒結，保溫4～8小時，制得硅酸鍶銅系介質陶瓷。本發(fā)明的有益效果是：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(fā)明涉及介電陶瓷材料技術領域，特別是涉及一種低溫燒結硅酸鍶銅系介質陶瓷及其制備方法和應用。

背景技術

現(xiàn)代電子信息技術向高頻、高穩(wěn)定、低損耗方向的快速發(fā)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(shù)、低損耗、近零的溫度系數(shù)、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(xiàn)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(xiàn)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(yōu)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(shù)(4.0)和介電損耗(1.0×10^-3)，但是燒結溫度為1100℃。其較高的燒結溫度導致其不能運用于LTCC技術中。

發(fā)明內容

本發(fā)明為了克服了SrCuSi₄O₁₀系介質陶瓷燒結溫度過高，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BCB玻璃作為燒結助劑，燒結溫度成功降低至950℃以下，同時保持其優(yōu)異的介電性能。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術方案是：

一種低溫燒結硅酸鍶銅系介質陶瓷的制備方法，包括如下步驟：

(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)預燒后的陶瓷粉料放入聚酯罐中，外加質量百分比4.0～10.0％的BCB玻璃，即所述BCB玻璃與陶瓷粉料的質量比為(0.04-0.1)：1，與煅燒后的粉體混合，球磨，烘干，加粘合劑造粒，造粒后過60-80目篩，再用粉末壓片機成型為坯體；

(5)將步驟(4)的坯體于自室溫20-25℃以每分鐘3℃-5℃的速度升溫至850～925℃燒結，保溫4～8小時，然后隨爐冷卻，制得硅酸鍶銅系介質陶瓷。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中原料、去離子水、磨球的質量比為1:(16-17):(15-16)，球磨時間為4～8小時。