[发明专利]一种水基流延成型制备微波介质陶瓷膜片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波电路器件用陶瓷膜片领域，特别涉及一种水基流延成型制备Li_1.075Nb_0.625Ti_0.45O₃微波介质陶瓷膜片的方法。

背景技术

流延成型(Tape casting)工艺因具有设备简单、可连续操作、生产效率高、自动化水平高、工艺稳定、膜片性能均一等优点，已成为生产片式多层陶瓷器件和多层陶瓷基片的支柱技术，同时也是生产各类电子元件的必要技术，为电子设备、电子元件的微型化以及超大规模集成电路的实现提供了广阔的前景。按溶剂类型通常将流延成型工艺分为非水基流延成型和水基流延成型。

非水基流延成型工艺目前已经比较成熟，制备的膜片干燥速度快，力学性能优良，表面光滑，微观结构均匀，膜片质量可以得到很好的控制，在产业中得到普遍应用，可以制备各种氧化物、非氧化物的片式多层器件。但是非水基流延成型工艺最大的缺陷在于所使用的有机溶剂(如甲苯、二甲苯等)具有毒性，使生产条件恶化，对人体和环境造成很大危害，而其他溶剂如乙醇、丙酮等都是易燃品，生产过程存在很大的安全隐患，而且生产成本较高。目前，研究人员开始尝试使用水基溶剂体系代替有机溶剂体系，采用水作溶剂可以降低有机物的使用量，同时采用合适的添加剂(粘结剂、增塑剂、分散剂等)可以降低浆料粘度，大大提高浆料的固相体积分数，有利于提高膜片密度，而且还具有不燃、无毒、成本低等优点，应用前景十分看好。因此，研究以水作为溶剂代替有机溶剂的流延技术已经成为不可逆转的发展趋势。

BORISEVICH A Y和DAVIES P K在Crystalline Structure Dielectricproperties of Li_1+x-yNb_1-x-3yTi_x+4yO₃M-Phase Solid Solution[J][Journal of theAmerican Ceramic Society，2002，85(3)：573-578.]一文中公开了一种Li_1.075Nb_0.625Ti_0.45O₃(LNT)微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷具有较低的烧结温度(1100℃)和良好的微波介电特性：介电常数ε_r＝55～78，品质因数Qf可达9000GHz，频率温度系数τ_f可调。随着现代通信技术的飞速发展，小型化和轻量化的微波器件受到越来越广泛的重视，LNT微波介质陶瓷成为一种非常有发展前景的微波介质陶瓷。

目前产业中生产LNT微波介质陶瓷膜片的方法大多采用非水基流延成型工艺，环境污染严重、毒性大而且成本高，所以微波器件的生产最终要采取水基流延成型工艺。但是水基流延成型工艺还存在着一些亟需解决的问题，如水的挥发性较差，干燥速度慢，干燥过程中容易产生开裂、卷曲等缺陷，尤其在干燥速度较快的情况下更为明显；浆料中气泡较多，不易除泡；陶瓷膜片柔韧性较差，强度不高，容易出现裂纹缺陷等。因此，制备出稳定的高固含量浆料和力学性能优良、无缺陷的膜片是今后水基流延成型推广应用的一个关键。

发明内容

本发明针对现有技术的诸多不足，提供了一种水基流延成型制备Li_1.075Nb_0.625Ti_0.45O₃微波介质陶瓷膜片的方法，以水作为唯一溶剂制备浆料，大大降低了有机物的使用量，减少了环境污染，改善了工作环境，降低了生产成本。

一种水基流延成型制备微波介质陶瓷膜片的方法包括以下步骤：

(1)将Li_1.075Nb_0.625Ti_0.45O₃陶瓷粉体、分散剂、去离子水球磨混合后，加入粘结剂、增塑剂和消泡剂，球磨混合制备水基流延浆料；其中浆料由下列重量百分比的原料组成：Li_1.075Nb_0.625Ti_0.45O₃陶瓷粉体40～60％，分散剂0.1～1％，粘结剂2～10％，增塑剂2～20％，消泡剂0.05～0.5％，余量为去离子水；