[发明专利]一种陶瓷导电材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种陶瓷导电材料及其制备方法和应用。该陶瓷导电材料包括陶瓷基体，以及陶瓷基体表面的功能涂层，依次为：陶瓷基体，高分子导电膜、铜层、银层、银保护层；其中，高分子导电膜为聚吡咯衍生物、聚噻吩衍生物、聚苯乙烯磺酸衍生物中的一种或几种的组合；铜层的厚度为5μm‑10μm；银层的厚度为1μm‑3μm。本发明还提供了上述陶瓷导电材料的制备方法和应用。本发明的陶瓷导电材料具有结合力强，导电率高的特点。

技术领域

本发明涉及一种导电材料，尤其涉及一种陶瓷导电材料，属于导电材料制备技术领域。

背景技术

随着5G网络的建设发展，5G基站向着小型化、轻量化和高集成化发展，MassiveMIMO技术使得天线的数量倍数增长，因此对于滤波器的需求量也将大幅增加。5G陶瓷滤波器选用陶瓷作为传输介质材料，具有高Q值、低插损、高介电常数、低损耗、体积小、重量轻和低成本等优势，必将成为5G基站滤波器的主流。

陶瓷表面金属化常规处理方法(现行工业化方法)主要通过在陶瓷表面刷涂或喷涂金属粉末涂料，然后通过烧结的方法，去除填料及溶剂，得到金属化层，起到导电作用。201310392098.5，201480007836.2，201510794320.3，201710118096.5；201810259217.2；201910787991.5；202010008271.7等，这些专利使用的都为不同的金属粉末，或者其浆料来得到金属化涂层。在实际量产中，使用的为银浆(固含量65-85％)，选用进口的超细银粉作为主要导电材料，刷完后进行预烧结，再进行高温烧结，得到陶瓷表面金属银的材料作为陶瓷滤波器的核心部件。

该方法存在以下问题：

(1)为了达到一定的导电效果，通常需要喷涂、刷涂10微米左右的金属图层，该工艺均匀性很难控制，特别是在孔洞中，往往需要多次循环操作；

(2)为了实现导电效果，需要银的厚度约为10微米，在具体生产中，由于均匀性问题，为了实现难以附着的地方能够达到要求，其他地方厚度往往超标3-10倍，需要通过后续研磨工艺进行减薄，耗费大量的银，成本非常昂贵；

(3)现有银浆工艺中所用的超细银粉，主要通过进口获得，国内该方面技术落后较多；

(4)使用银浆工艺生产出来的陶瓷滤波器在进行焊接的时候，由于金属热膨胀系数与陶瓷相差较大，很容易形成陶瓷与金属层的分离，降低产品良率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种结合力好、导电性能优、成本低廉、易于工业化生产的陶瓷导电材料。

本发明的又一目的在于提供上述性能优异的陶瓷导电材料的制备方法和应用。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种陶瓷导电材料，所述陶瓷导电材料包括陶瓷基体以及形成在所述陶瓷基体表面的功能涂层，所述功能涂层包括由内向外依次设置的高分子导电膜、铜层、银层和银保护层；所述高分子导电膜为聚吡咯衍生物、聚噻吩衍生物和聚苯乙烯磺酸衍生物中的一种或几种的组合；所述铜层的厚度为5μm-10μm；所述银层的厚度为1μm-3μm。本发明的陶瓷导电材料，利用高分子导电膜作为过渡层，可以与陶瓷基体形成较为牢固的结合力；使用铜层作为主要导电层，具有较好的导电性以及较低的制备成本；使用银层作为外层金属，可以对铜层进行保护，防止铜层的氧化，同时可以起到提高焊接结合力的效果。

本发明又提供了一种陶瓷导电材料的制备方法，本发明的制备方法采用原位聚合方法，在陶瓷基体上合成一层高分子导电膜作为种子层，然后通过电镀铜的方法在导电层上制备厚度为5-10μm的铜层，然后通过电镀银的方法制备银层(1-3μm)，最后涂上一层银保护层，起到对铜的保护作用，得到金属化镀层，满足焊接要求。该制备方法包括：

在陶瓷基体上原位生成高分子导电膜：将陶瓷基体依次进行表面调整、氧化和催化处理，得到原位生成高分子导电膜的陶瓷基材；