[发明专利]一种低温烧结硅酸锶铜系介质陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种低温烧结硅酸锶铜系介质陶瓷及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将SrCO₃、CuO、SiO₂原料，按化学式SrCuSi₄O₁₀进行配料，将原料、去离子水、磨球加入聚酯罐中球磨；(2)将步骤(1)球磨后的原料置于干燥箱中，于80～130℃烘干，烘干后过20‑40目筛；(3)预烧4‑5小时；(4)将步骤(3)预烧后的陶瓷粉料放入聚酯罐中，外加质量百分比4.0～10.0％的BCB玻璃与煅烧后的粉体混合，球磨，烘干，加粘合剂造粒，造粒后过60‑80目筛，再用粉末压片机成型为坯体；(5)将步骤(4)的坯体于850～950℃烧结，保温4～8小时，制得硅酸锶铜系介质陶瓷。本发明的有益效果是：制备成本低，工艺简单，过程无污染，制备出一种很有前途的LTCC介质基板材料。

技术领域

本发明涉及介电陶瓷材料技术领域，特别是涉及一种低温烧结硅酸锶铜系介质陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

现代电子信息技术向高频、高稳定、低损耗方向的快速发展，对关键电子元件材料—介质陶瓷的性能提出了更高的要求。为了满足此要求，低介电常数、低损耗、近零的温度系数、低成本的介电陶瓷材料成为当今研究的一个热点方向。以低温共烧陶瓷(low-temperature co-fired ceramic,LTCC)技术为基础的多层结构设计可有效减小器件体积，是实现元器件向小型化、集成化以及模块化的重要途径。LTCC技术要求介质材料能与高导电率和廉价的银电极(961℃)实现共烧。因此，要求对于使用在微波元器件上的介质材料的烧结温度要在950℃以下。

SrCuSi₄O₁₀是一种具有优越介电性能的新型的介质基板材料，原材料廉价可大幅降低成本，而且具有较低的介电常数(4.0)和介电损耗(1.0×10^-3)，但是烧结温度为1100℃。其较高的烧结温度导致其不能运用于LTCC技术中。

发明内容

本发明为了克服了SrCuSi₄O₁₀系介质陶瓷烧结温度过高，不能运用于LTCC技术中的缺点，提供一种以SrCO₃、CuO、SiO₂为主要原料、外加BCB玻璃作为烧结助剂，烧结温度成功降低至950℃以下，同时保持其优异的介电性能。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种低温烧结硅酸锶铜系介质陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

(1)将SrCO₃、CuO、SiO₂原料，按化学式SrCuSi₄O₁₀进行配料，即SrCO₃、CuO、SiO₂的摩尔比为1:1:4，将原料、去离子水、磨球加入聚酯罐中球磨；

(2)将步骤(1)球磨后的原料置于干燥箱中，于80～130℃烘干，烘干后过20-40目筛，获得颗粒均匀的粉料；

(3)将步骤(2)混合均匀的粉料自室温20-25℃以每分钟3℃-5℃的速度升温至950-975℃预烧4-5小时，煅烧后随炉冷却；

(4)将步骤(3)预烧后的陶瓷粉料放入聚酯罐中，外加质量百分比4.0～10.0％的BCB玻璃，即所述BCB玻璃与陶瓷粉料的质量比为(0.04-0.1)：1，与煅烧后的粉体混合，球磨，烘干，加粘合剂造粒，造粒后过60-80目筛，再用粉末压片机成型为坯体；

(5)将步骤(4)的坯体于自室温20-25℃以每分钟3℃-5℃的速度升温至850～925℃烧结，保温4～8小时，然后随炉冷却，制得硅酸锶铜系介质陶瓷。

优选的，所述步骤(1)中原料、去离子水、磨球的质量比为1:(16-17):(15-16)，球磨时间为4～8小时。