[發明專利]一種壓電陶瓷低溫共燒燒結劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202110574661.5
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113402285B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 林秀娟;楊方慧;黃世峰;許新剛;馮云云;王超
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C04B35/64
• 分類號: C04B35/64;C03C12/00
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

本發明公開了一種壓電陶瓷低溫共燒燒結劑及其制備方法和應用，壓電陶瓷低溫共燒燒結劑包括PZT陶瓷粉、低熔點混合玻璃粉和松油醇，PZT陶瓷粉與低熔點混合玻璃粉的質量比為1~5:9~5，PZT陶瓷粉和低熔點混合玻璃粉的質量與松油醇的質量比為2:1；將PZT陶瓷粉、低熔點混合玻璃粉和松油醇按比例混合，制備成壓電陶瓷低溫共燒燒結劑，可應用于壓電陶瓷一體化燒結中。本發明制備的壓電陶瓷低溫共燒燒結劑與壓電陶瓷材料具有相同或相近的熱膨脹系數，能夠與壓電陶瓷的結構、力學和電學性能相匹配，使連接的壓電陶瓷形成一個有機整體，且有效降低壓電陶瓷的燒結溫度，減少PbO的揮發，在壓電陶瓷材料原有性能的基礎上減少對環境的污染。

技術領域

本發明屬于低溫共燒結材料技術領域，具體涉及一種壓電陶瓷低溫共燒燒結劑及其制備方法和應用。

背景技術

壓電陶瓷為電子信息材料的一個重要分支，在航空航天、工業、醫療、民用及國防領域有著廣泛的應用，其應用范圍隨著壓電陶瓷材料和相關技術的不斷進步正在逐步的擴大。PZT基壓電陶瓷具有居里溫度高、壓電常數高、機械性能優良、穩定性好等特點，目前在壓電陶瓷材料領域中處于主導地位。PZT燒成溫度一般在1200℃左右，其組分中的氧化鉛（揮發溫度800℃）在高溫下易揮發，導致組份偏離化學計量比，影響材料的壓電性能并對環境造成污染，如果能在PbO明顯揮發前進行燒結，則可以解決這一問題。

低溫共燒陶瓷技術是美國休斯公司于1982年開發的一種新型電子封裝技術，目前該技術被廣泛應用于基站，汽車電子，藍牙，航空航天等各個方面，其研究引起了人們的廣泛關注，但應用于壓電陶瓷材料間的一體化燒結，使壓電陶瓷形成一體化材料的應用還未有報道。

目前低溫共燒材料有三大類：微晶玻璃系：如Al₂O₃⁺玻璃體系，介電常數低(εr≤10)；非晶玻璃系：將形成玻璃的氧化物進行充分混合，在800～950℃之間鍛燒；玻璃+陶瓷復合系：這是目前最常用的LTCC材料，即在陶瓷中加入低熔點的玻璃相，燒結時玻璃軟化，粘度下降，從而可以降低燒結溫度。除了形成玻璃或陶瓷的基體材料外，通常還在體系中加入一些添加劑，如燒結助劑等，以改善體系的析晶能力、燒結性能、電學性能等。

發明內容

針對現有技術中低溫共燒陶瓷燒結材料存在的燒結溫度高、電學及力學性能差、用于陶瓷材料粘接一體化的粘結劑存在的界面耦合性差的問題，本發明提供了一種低溫共燒陶瓷燒結劑及其制備方法和應用，利用該方法制備的壓電陶瓷低溫共燒燒結劑與壓電陶瓷材料具有相同或相近的熱膨脹系數，能夠實現一體化燒結，同時降低燒結溫度。

本發明通過以下技術方案實現：

一種壓電陶瓷低溫共燒燒結劑，包括PZT陶瓷粉、低熔點混合玻璃粉和松油醇；所述的PZT陶瓷粉與低熔點混合玻璃粉的質量比為1~5:9~5；所述的PZT陶瓷粉和低熔點混合玻璃粉的質量與松油醇的質量比為2:1。

進一步地，所述的低熔點混合玻璃粉包括以下重量份的組分： SiO₂ 20~50%，Al₂O₃0~5.0%，B₂O₃15~30%,Na₂O 1~10z%,K₂O 0~2.0%,Li₂O 1~5%,CaO0~5%,MgO 1~5%，ZnO 15~25%,ZrO₂ 1~5%,TiO₂ 0~2.0%,Bi₂O₃ 0~5.0%。