[发明专利]一种超材料谐振子及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及滤波器领域，尤其涉及一种超材料谐振子及其制备方法。

【背景技术】

超材料是近十年来发展起来的对电磁波起调制作用的材料。超材料一般是由一定数量的金属微结构附在具有一定力学、电磁学的基板上，这些具有特定图案和材质的微结构会对经过其身的特定频段的电磁波产生调制作用。

超材料谐振子是指含金属微结构的微波陶瓷谐振子，用于制作小体积高性能的滤波器。超材料谐振子一般用低温共烧工艺，即在无压力条件下烧结。但LTCC工艺较难掌握，存在不少技术难题。例如无压空气中烧结导致分层和翘曲现象；为了保护较低的烧结温度(＜Ag-Pd合金的熔点)，必须加入一些低熔点的助烧剂，而过多的助烧剂又导致了高损耗。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：提供一种零收缩玻璃封装的超材料谐振子及其制备方法，同时还提高了超材料谐振子的品质因数。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种超材料谐振子的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：

将烧结温度低于950℃的陶瓷粉配制成陶瓷浆料，然后流延制成生瓷带，在需要金属微结构的生瓷带上加工出多个金属微结构，将不含金属微结构的生瓷带和含金属微结构的生瓷带叠压成整体制成预烧LTCC陶瓷片；

将玻璃粉中各氧化物组分的氧化物前驱体混合均匀形成溶胶，将陶瓷辅助片浸入所述溶胶后取出或通过旋涂的方式在陶瓷辅助片上涂覆一层溶胶，然后静置凝胶并干燥，制得预烧陶瓷辅助片；

将所述预烧LTCC陶瓷片与所述预烧陶瓷辅助片叠合后形成预烧整体；

将预烧整体固定后在10MPa以下的压力下、850℃～950℃温度范围内保温1～5小时进行烧结，获得包含陶瓷辅助片、玻璃涂层和LTCC陶瓷片的超材料谐振子。

制备所述预烧LTCC陶瓷片时，向所述陶瓷粉中加入0.5wt％～3wt％的助烧剂。

所述陶瓷辅助片为由Qf为30000GHz～60000GHz、介电常数为40～70、烧结温度为1100℃～1500℃的陶瓷粉制成的陶瓷辅助片。

所述陶瓷辅助片的厚度为2～4mm。

制备所述陶瓷辅助片的陶瓷粉为BaTi₄O₉体系、BaTi₉O₂₀体系或CaTiO₃-NdAlO₃体系。

所述玻璃粉为P₂O₅-ZnO-Al₂O₃-SiO₂-MgO-CaO体系或Bi₂O₅-B₂O₃-ZnO-Al₂O₃-SiO₂体系。

制备所述LTCC陶瓷片的陶瓷粉为ZnNb₂O₆体系、BaTi₄O₉体系或BiNbO₄体系。

一种超材料谐振子，由上述任一项方法制备的超材料谐振子，所述超材料谐振子包括陶瓷辅助片、LTCC陶瓷片及粘接所述陶瓷辅助片和所述LTCC陶瓷片的玻璃涂层，所述玻璃涂层采用的是溶胶-凝胶法制备的玻璃涂层。

本发明的有益效果为：用传统高温烧结方法制得的高介电低损耗的陶瓷片作为陶瓷辅助片，不仅可以提高整个超材料谐振子的Qf，还能作为制备LTCC陶瓷片时的陶瓷牺牲片，实现LTCC陶瓷片在垂直于压力方向的XY平面上的零收缩；并且粘接陶瓷辅助片和LTCC陶瓷片的玻璃涂层采用的是溶胶-凝胶法制备的玻璃涂层，该玻璃涂层薄、损耗低，同时一起烧结时还能降低整个烧结温度，避免了在LTCC陶瓷片中加入大量的助烧剂而增大超材料谐振子损耗的缺陷。

【附图说明】

图1为本发明制备方法的流程图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种超材料谐振子的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：如图1所示