[发明专利]一种高固含量锂铌钛系微波介质陶瓷水基流延生带

说明书

技术领域

本发明涉及一种高固含量锂铌钛系微波介质陶瓷水基流延生带，属于微波介质陶瓷制备领域。

技术背景

Li₂O-Nb₂O₅-TiO₂系微波介质陶瓷具有优良的微波介电性能，其介电常数为20～80、品质因子高以及谐振频率温度系数低，这种材料的生带适用于设计制作片式介质谐振器、滤波器、巴伦、天线以及多层低温共烧陶瓷(LTCC)电子元器件如多层结构蓝牙、GPS模块等，具有广泛的应用前景。Borisevich、Davies以及国内中国科学院上海硅酸盐研究所【专利1，公开号CN 1915904A】、【专利2，公开号CN 1821171A】和西安交通大学【专利3，公开号CN 101224977A】等对其进行了大量研究。Li₂O-Nb₂O₅-TiO₂体系是一种固有烧结温度低(～1100℃)的材料体系，该体系中有一种“M-相”固溶体Li_1+x-yNb_1-x-3yTi_x+4yO₃，这种“M-相”具有较低的烧结温度(纯“M-相”不高于1100℃)，是一种性能优异的低温烧结微波介质材料，通过添加烧结助剂使其烧结温度可以降低到960℃以下。

中国科学院上海硅酸盐研究所在【专利1，公开号CN 1915904A】提到了一种具有两相复合结构的锂铌钛系低温烧结微波介质陶瓷，其原料摩尔比为Li₂O∶Nb₂O₅∶TiO₂＝5∶x∶y，其中1≤x＜2；4＜y＜6，该微波介质陶瓷是由Li₂TiO₃固溶体和M-相固溶体两相组成的复合结构，其中Li₂TiO₃固溶体的Li₂O、Nb₂O₅、TiO₂摩尔比为5∶0.583∶3.248，其介电常数约为20，谐振频率温度系数约13ppm/℃，Q×f可达到50000GHz，具有优异的微波介电性能。

将微波介质陶瓷材料运用流延工艺制成的生瓷带已成为多层陶瓷电容器、片式微波元器件、低温共烧陶瓷(LTCC)等功能陶瓷必需的初级材料，在电子封装、电路基板、无源元器件领域有着广泛的应用。虽然生瓷带是一种中间产品，但是电子陶瓷元器件的成型，打孔、通孔填充、金属化、电路印刷等微组装工艺都是在生瓷带上进行，电子陶瓷产品质量很大程度上取决于生瓷带的质量，因此开发高性能的低温烧结微波介质生瓷带成为功能陶瓷领域开发的关键。

从陶瓷生带用浆料的溶剂种类来看，流延工艺包括有机和水基流延两种，从国内外近年的研究情况来看，有机溶剂的流延工艺已比较成熟，制备的陶瓷生带具有干燥时间短、结构均匀、强度高、柔韧性好等特点，已大量应用于工业化生产中，但由于有机溶剂有易燃、有毒和生产成本高的缺点，大量使用有机溶剂将带来生产安全隐患和环境污染，对人体健康有害，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趋势。水基流延工艺生产成本低、使用安全且便于大规模生产、对环境友好，但其技术上也存在较多难点，如粘结剂需要以水溶液形式加入，浆料固含量低；浆料除气较困难，气泡的存在会影响生带表面光洁度；流延成膜后陶瓷坯片柔韧性较差，容易出现裂纹缺陷，强度不高等。通过选择合适的粘结剂以及合适的添加量可以改善水基生带的质量问题。