一种钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料及其陶瓷膜片的制备方法
专利名称：一种钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料及其陶瓷膜片的制备方法
技术领域：
本发明涉及功能陶瓷材料技术领域，尤其涉及钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备技术。
背景技术：
随着现代移动通信、GPS、无线宽带互联网技术的迅猛发展，对微波电路元器件提出了更高的要求，制备各种微型化、复合化、高频化、片式化、模块化的新型微波介质元器件业已成为微波介质陶瓷的发展方向。目前,LTCC (low-temperature co-fired ceramic,低温共烧陶瓷)技术以其优异的电学、机械、热学及工艺特性已经成为电子元器件片式化、集成化、模块化的最佳技术，主要是通过采用多层陶瓷叠层技术，将相关的被动功能元器件经由电路设计形式埋进堆积的介质层中。LTCC技术包括LTCC材料的特性和应用技术、封装导线连接技术、电路设计技术，其中LTCC材料的特性及应用技术是LTCC技术的基础，其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、高可靠性和低成本发展的重要途径。LTCC技术中的一道重要工艺是采用流延成型工艺(Tape-casting)制备性能优良的陶瓷膜片。目前，现有技术流延工艺按照所用的溶剂，分为非水体系和水溶性体系两类，在所处溶剂中将陶瓷粉体结合粘结剂、成膜助剂、分散剂等有机助剂，通过流延、干燥而获得陶瓷膜片。从国内外近年的研究情况来看，对非水体系流延成型工艺的研究已经比较成熟，所制备的陶瓷坯片结构均匀、强度高、柔韧性好，便于切割和加工，在工业生产中已广泛应用。然而，非水体系流延成型工艺中有机物含量较多，因而会导致膜片密度低、排胶过程中坯体易变形开裂等问题，不仅影响产品质量、生产成本偏高，而且使用的是易燃、有毒的有机溶剂以及粘结剂、分散剂等，对人体和环境会造成严重的危害，不能适应环境友好及清洁生产等发展趋势，在当今全球日益严峻的环保形势下，非水体系的流延成型工艺已经不符合LTCC产业的发展方向。因此，研究以成本低、绿色环保为特征的水基流延成型工艺并应用于LTCC技术中，已成为一项紧迫的任务，并具有重要的经济效益和社会效益。钙锶锂钐钛体系陶瓷材料具有介电常数高、品质因数高、谐振频率温度系数可调等优良性能。但由于其烧结温度较高，因此需要添加烧结助剂以降低烧结温度、实现低温共烧(LTCC)。以钙锶锂钐钛体系材料、采用水基流延成型工艺制备陶瓷膜片，由于其成分复杂、且添加有烧结助剂，使用现有技术有机添加剂配方体系无法实现陶瓷膜片的制备。例如，采用现有技术比较成熟的聚乙烯醇(PVA)作为粘结剂，会与烧结助剂发生反应而形成凝胶，而采用其他体系的粘结剂，如乳胶体系、羧酸类单体、丙烯酰胺单体等，以及其他有机助齐U，在针对含烧结助剂的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷粉体流延时，容易干燥开裂而难以成膜，无法获得满意的膜片强度和叠层性能。目前，现有技术对于钙锶锂钐钛系陶瓷材料的 研究并不多，因而还无法获得实际应用，也尚未见到关于该体系材料通过水基流延成型工艺制备陶瓷膜片的报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，以利于实现该体系材料陶瓷膜片的制备，获得质量及性能优良的产品。本发明的另一目的在于提供一种利用上述浆料采用水基流延成型工艺制备陶瓷膜片的方法。本发明的目的通过以下技术方案予以实现本发明提供的一种钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，由陶瓷粉体、有机添加剂、水组成；其中，所述陶瓷粉体为45 60wt%，优选45 50wt%，所述有机添加剂为复合粘结剂15 35wt%优选16 20wt%、增塑剂2 7wt%、分散剂O. 5 I. 5wt%、成膜助剂O. 5 lwt%、消泡剂O. 05 O. 5wt%,余量为水；所述陶瓷粉体为含3 12wt%、优选5 9wt%烧结助剂的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷固相粉体；所述复合粘结剂由按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳液=I I. 5 I. 5 I复合而成。本发明含烧结助剂的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷具有优良的微波介电性能和较低的烧结温度，可与银、铜电极共烧。为获得该体系材料的陶瓷膜片，本发明以水作为溶剂、结合有机添加剂作为水基流延浆料。其中粘结剂在膜片中起到连接并粘结陶瓷粉体颗粒、提供膜片强度等作用。本发明采用由聚乙烯吡咯烷酮与苯丙乳液复合而成的粘结剂，并配合其他有机助剂，克服了该陶瓷材料体系复杂的成分及烧结助剂对水基流延的不利影响，有利于提高陶瓷膜片的综合性能。进一步地，本发明所述钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷为具有钙钛矿结构的钛酸钙和钛酸锶复合掺杂钛酸锂钐的微波介质陶瓷，其通式为(CahSrx) & (Lil72Sml72) yTiO3，O< X ^ O. I,O. 7 ^ y ^ O. 8o为使陶瓷材料具有更加优良的低温共烧性能，本发明所述烧结助剂为B203+Cu0+LiC03 复合熔块，按质量比 B2O3 CuO = 5 6 1，(B203+Cu0) LiCO3 = 5 15 I。此外，还可掺杂有Bi2O3或V2O5,所述Bi2O3或V2O5的用量为B203+Cu0+LiC03的2 3wt%0进一步地，本发明所述陶瓷粉体的粒径为I 5 μ m。所述增塑剂为丙三醇，所述分散剂为三乙醇胺，所述成膜助剂为磷酸三丁酯，所述消泡剂为正丁醇。本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现本发明提供的一种钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法，采用上述钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，包括以下步骤(I)将陶瓷粉体加入到含分散剂的去离子水中，球磨10 12个小时后，加入复合粘结剂、增塑剂，继续球磨8 12小时；然后加入成膜助剂和消泡剂搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将所述流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将所述流延成型的膜片在25 60°C温度下干燥2 4小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本发明具有以下有益效果(I)本发明含烧结助剂的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷具有优良的微波介电性能和较低的烧结温度，可与银、铜电极共烧。、
(2)采用复合粘结剂克服了烧结助剂中的硼元素及铋元素或钒元素对水基流延的不利影响，有利于钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的生产。(3)本发明水基流延浆料所获得的流延膜片具有优良的综合性能，避免了干燥开裂，膜片强度高、叠层性能好，可适用于实际的生产和应用中。(4)采用水基流延工艺，制备方法简单易行，能够满足环保要求，且生产成本低，适合于大规模工业生产。下面将结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
具体实施例方式本发明实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，由陶瓷粉体、有机添加剂、水组成。陶瓷粉体为含烧结助剂的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷，其粒径为I 5 μ m，其中钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷为(Ca1Jrx) (Li1/2Sm1/2)yTi03,0 < x ^ O. I,O. 7 ^ y ^ O. 8 ;烧结助剂为 B203+Cu0+LiC03 复合熔块、B203+Cu0+LiC03+Bi203 复合熔块或B203+Cu0+LiC03+V205复合熔块。有机添加剂包含有复合粘结剂、增塑剂、分散剂、成膜助剂、消泡剂。复合粘结剂由聚乙烯吡咯烷酮与苯丙乳液复合而成，增塑剂为丙三醇或邻苯二甲酸二丁酯，分散剂为三乙醇胺，成膜助剂为磷酸三丁酯或二乙二醇丁醚醋酸酯，消泡剂为正丁醇。实施例一本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将2g分散剂三乙醇胺溶于70g去离子水中，然后加入IOOg含5. 5wt%BCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 = 8. 485 I. 515 O 的(Caa 9375Sr0.0625) 0.3 (Li 1/2Sm1/2)0.7Ti03陶瓷粉体，球磨混合12小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=I I的复合粘结剂35g、增塑剂丙三醇5g，继续球磨10小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. 5g、消泡剂正丁醇O. Sg，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥I小时后，再在60°C温度下干燥I小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度150 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至450°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至900°C保温5小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数~=84.7，品质因素与频率乘积Qf=2446GHz，谐振频率温度系数 τ f=-12. 48ppm/°C。实施例二 本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将I. 5g分散剂三乙醇胺溶于55g去离子水中，然后加入95g含5. 0wt%BCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 = 8. 485 I. 515 I)的(Caa 9375Sratl625)a3(Liv2Smv2)Q.7Ti03陶瓷粉体，球磨混合10小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=I 1.5的复合粘结剂38g、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯4g，继续球磨8小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. Sg、消泡剂正丁醇O. Sg，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料； (2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；
(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥3小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度200 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至500°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至895°C保温5小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数~=90.3，品质因素与频率乘积Qf=2490GHz，谐振频率温度系数 τ f=14. 74ppm/°C。实施例三本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将2. 5g分散剂三乙醇胺溶于60g去离子水中，然后加入98g含8.0wt%BBCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 Bi2O3 = 8. 485 I. 515 I O. 22)的(Caa 9375S r0.0625) 0.2 (Lii/2Sm1/2)0.8Ti03陶瓷粉体,球磨混合11小时后,加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=1.5:1的复合粘结剂40g、增塑剂丙三醇4. 5g，继续球磨10小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. 2g、消泡剂正丁醇O. Sg,放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥I小时后，再在50°C温度下干燥I小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度300 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至500°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至850°C保温5小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数~=77.2，品质因素与频率乘积0f=1929GHz，谐振频率温度系数 τ f=-18. 48ppm/°C。实施例四本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将2g分散剂三乙醇胺溶于70g去离子水中，然后加入IOOg含5. 5wt%BCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 = 12. 5 2. 5 I)的(Caa 9625Sratl375)a3(Li^2Smv2)a7TiO3TiO3陶瓷粉体，球磨混合10小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=1.3 I的复合粘结剂35g、增塑剂丙三醇5g，继续球磨9小时；然后在浆料中加入成膜助剂二乙二醇丁醚醋酸酯2g、消泡剂正丁醇O. Sg，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥I小时后，再在60°C温度下干燥I小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度250 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至450°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至900°C保温5小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数~=82.8，品质因素与频率乘积Qf=1890GHz，谐振频率温度系数 τ f=13. 48ppm/°C。实施例五本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将I. 5g分散剂三乙醇胺溶于55g去离子水中，然后加入95g含7. 5wt%VBCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 V2O5 = 8. 375 I. 625 I O. 33)的(Catl 9375Sr0.O625) 0.3 (Lii/2Sm1/2) 0.7Ti03陶瓷粉体,球磨混合10小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=I 1.5的复合粘结剂38g、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯4g，继续球磨8小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. 5g、消泡剂正丁醇O. 6g，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥3小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度200 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至500°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至875°C保温4小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数εΒ^80.3，品质因素与频率乘积Qf=IOOOGHz,谐振频率温度系数 τ f=12. 89ppm/°C。实施例六 本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将2g分散剂三乙醇胺溶于75g去离子水中，然后加入IOOg含6. 5wt%BBCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 Bi2O3 = 4. 285 O. 715 I O. 18)的(Caa9Sr0Ja3(Liv2Snv2)tl7TiO3TiO3陶瓷粉体，球磨混合10小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=1.2:1的复合粘结剂37g、增塑剂丙三醇5g，继续球磨9小时；然后在浆料中加入成膜助剂二乙二醇丁醚醋酸酯2g、消泡剂正丁醇O. Sg，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥I小时后，再在60°C温度下干燥I小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度250 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至450°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至860°C保温4小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数~=75.2，品质因素与频率乘积Qf=1865GHz，谐振频率温度系数 τ f=18. 86ppm/°C。实施例七本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将I. 8g分散剂三乙醇胺溶于55g去离子水中，然后加入92g含7wt%VBCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 V2O5 = 8. 485 I. 515 I O. 22)的(Caa 9375Sr0.O625) 0.3 (LiiZ2Sml72)0.7T1O3陶瓷粉体,球磨混合10小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=I 1.2的复合粘结剂36g、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯4g，继续球磨8小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. 6g、消泡剂正丁醇O. 6g，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥3小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度200 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至500°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至875°C保温4小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数L=Sl. 6，品质因素与频率乘积Qf=1240GHz，谐振频率温度系数 τ f=-22. 46ppm/°C。实施例八本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将2g分散剂三乙醇胺溶于60g去离子水中，然后加入96g含6wt%BBCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 Bi2O3 = 8. 375 I. 625 I O. 25)的(Caa 9625Sr0.O375) ο. 3 (Liiz2Sml72) ο. 7Ti03陶瓷粉体,球磨混合12小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=I I的复合粘结剂35g、增塑剂丙三醇5g，继续球磨10小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. 5g、消泡剂正丁醇O. Sg，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；
(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)在60°C温度下干燥2小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度150 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至450°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至890°C保温5小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数~=75.7，品质因素与频率乘积Qf=1543GHz，谐振频率温度系数 τ f=-24. 48ppm/°C。实施例九本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将I. 5g分散剂三乙醇胺溶于55g去离子水中，然后加入95g含9wt%VBCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 V2O5 = 12.5 : 2.5 : I : O. 4)的(Caa 9625Sratl375)0.2 (Lil72Sml72)ο. JiO3陶瓷粉体,球磨混合10小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=I 1.5的复合粘结剂40g、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯4g，继续球磨8小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. 5g、消泡剂正丁醇O. 6g，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在40°C温度下干燥2. 5小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度200 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至500°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至875°C保温4小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数~=72.8，品质因素与频率乘积Qf=I 187GHz，谐振频率温度系数 τ f=23. 54ppm/°C。实施例十本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将I. 8g分散剂三乙醇胺溶于75g去离子水中，然后加入105g含6. 5wt%BBCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 Bi2O3 = 8. 375 I. 625 I O. 275)的(Ca。.9625Sr0.0375)0.3(Lii/2Sm1/2)0. JiO3TiO3陶瓷粉体，球磨混合10小时后,加入按体积比聚乙烯批咯烷酮苯丙乳胶=I. 2 : I的复合粘结剂37g、增塑剂丙三醇5g，继续球磨10小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. Sg、消泡剂正丁醇O. 6g，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；
(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥I小时后，再在50°C温度下干燥I小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度150 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至450°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至885°C保温5小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数％ = 78. 9，品质因素与频率乘积Qf=1854GHz，谐振频率温度系数τ f=-15. 46ppm/°C。实施例^^一本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下
(I)将I. 5g分散剂三乙醇胺溶于65g去离子水中，然后加入95g含7wt%VBCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 V2O5 = 8. 485 I. 515 I O. 25)的(Caa 9375Sr0.O625) 0.2 (Lii/2Sm1/2)o.8Ti03陶瓷粉体,球磨混合10小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=I : I. 5的复合粘结剂37g、增塑剂丙三醇6g，继续球磨8小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. 5g、消泡剂正丁醇O. 6g，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥3小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度200 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至500°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至865°C保温4小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数~=75.3，品质因素与频率乘积Qf=1736GHz，谐振频率温度系数 τ f=17. 24ppm/°C。
权利要求
1.一种钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，由陶瓷粉体、有机添加剂、水组成； 其特征在于所述浆料中，所述陶瓷粉体为45 60wt%，所述有机添加剂为复合粘结剂 15 35wt%、增塑剂2 7wt%、分散剂O. 5 I. 5wt%、成膜助剂O. 5 lwt%、消泡剂O. 05 O. 5wt%，余量为水；所述陶瓷粉体为含3 12wt%烧结助剂的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷固相粉体；所述复合粘结剂由按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳液=I I. 5 I. 5 I复合而成。
2.根据权利要求I所述的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，其特征在于所述浆料中陶瓷粉体为45 50wt% ;所述陶瓷粉体为含5 9wt%烧结助剂的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷固相粉体。
3.根据权利要求I所述的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，其特征在于所述浆料中复合粘结剂为16 20wt%。
4.根据权利要求I或2所述的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，其特征在于 所述钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷为具有钙钛矿结构的钛酸钙和钛酸锶复合掺杂钛酸锂钐的微波介质陶瓷，其通式为(CahSrx) H(Liv2Sm1Z2)yTiO3,0 < x ^ O. 1,0. 7 彡 y 彡 O. 8。
5.根据权利要求I或2所述的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，其特征在于 所述烧结助剂为 B203+Cu0+LiC03，按质量比 B2O3 CuO = 5 6 1，(B203+Cu0) : LiCO3 = 5 15 : I。
6.根据权利要求5所述的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，其特征在于所述烧结助剂还掺杂有Bi2O3或V2O5,所述Bi2O3或V2O5的用量为B203+Cu0+LiC03的2 3wt%。
7.根据权利要求I或2所述的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，其特征在于 所述陶瓷粉体的粒径为I 5 μ m。
8.根据权利要求I所述的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，其特征在于所述增塑剂为丙三醇或邻苯二甲酸二丁酯，所述分散剂为三乙醇胺，所述成膜助剂为磷酸三丁酯或二乙二醇丁醚醋酸酯，所述消泡剂为正丁醇。
9.一种钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法，其特征在于采用权利要求1-8 之一所述钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，包括以下步骤(1)将陶瓷粉体加入到含分散剂的去离子水中，球磨10 12个小时后，加入复合粘结齐U、增塑剂，继续球磨8 12小时；然后加入成膜助剂和消泡剂搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将所述流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将所述流延成型的膜片在25 60°C温度下干燥2 4小时，然后从基带上剥离， 即得到陶瓷膜片。
全文摘要
本发明公开了一种钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，由陶瓷粉体、有机添加剂、水组成；所述陶瓷粉体为含3～12wt%烧结助剂的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷固相粉体；所述有机添加剂中的复合粘结剂由按体积比聚乙烯吡咯烷酮∶苯丙乳液＝1～1.5∶1.5～1复合而成。此外还公开了利用上述浆料采用水基流延成型工艺制备陶瓷膜片的方法。本发明实现了钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备，从而解决了该体系陶瓷材料的实际应用问题，所制得的陶瓷膜片强度及叠层性能好，且具有优良的微波介电性能和较低的烧结温度，可与银、铜电极共烧。本发明制备方法简单易行，能够满足环保要求，且生产成本低，适合于大规模工业生产。
文档编号C04B35/462GK102701730SQ20121021053
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月25日 优先权日2012年6月25日
发明者李月明, 汪启轩, 沈宗洋, 洪燕, 王竹梅, 金云海 申请人:景德镇陶瓷学院
技术领域：
本发明涉及功能陶瓷材料技术领域，尤其涉及钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备技术。
背景技术：
随着现代移动通信、GPS、无线宽带互联网技术的迅猛发展，对微波电路元器件提出了更高的要求，制备各种微型化、复合化、高频化、片式化、模块化的新型微波介质元器件业已成为微波介质陶瓷的发展方向。目前,LTCC (low-temperature co-fired ceramic,低温共烧陶瓷)技术以其优异的电学、机械、热学及工艺特性已经成为电子元器件片式化、集成化、模块化的最佳技术，主要是通过采用多层陶瓷叠层技术，将相关的被动功能元器件经由电路设计形式埋进堆积的介质层中。LTCC技术包括LTCC材料的特性和应用技术、封装导线连接技术、电路设计技术，其中LTCC材料的特性及应用技术是LTCC技术的基础，其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、高可靠性和低成本发展的重要途径。LTCC技术中的一道重要工艺是采用流延成型工艺(Tape-casting)制备性能优良的陶瓷膜片。目前，现有技术流延工艺按照所用的溶剂，分为非水体系和水溶性体系两类，在所处溶剂中将陶瓷粉体结合粘结剂、成膜助剂、分散剂等有机助剂，通过流延、干燥而获得陶瓷膜片。从国内外近年的研究情况来看，对非水体系流延成型工艺的研究已经比较成熟，所制备的陶瓷坯片结构均匀、强度高、柔韧性好，便于切割和加工，在工业生产中已广泛应用。然而，非水体系流延成型工艺中有机物含量较多，因而会导致膜片密度低、排胶过程中坯体易变形开裂等问题，不仅影响产品质量、生产成本偏高，而且使用的是易燃、有毒的有机溶剂以及粘结剂、分散剂等，对人体和环境会造成严重的危害，不能适应环境友好及清洁生产等发展趋势，在当今全球日益严峻的环保形势下，非水体系的流延成型工艺已经不符合LTCC产业的发展方向。因此，研究以成本低、绿色环保为特征的水基流延成型工艺并应用于LTCC技术中，已成为一项紧迫的任务，并具有重要的经济效益和社会效益。钙锶锂钐钛体系陶瓷材料具有介电常数高、品质因数高、谐振频率温度系数可调等优良性能。但由于其烧结温度较高，因此需要添加烧结助剂以降低烧结温度、实现低温共烧(LTCC)。以钙锶锂钐钛体系材料、采用水基流延成型工艺制备陶瓷膜片，由于其成分复杂、且添加有烧结助剂，使用现有技术有机添加剂配方体系无法实现陶瓷膜片的制备。例如，采用现有技术比较成熟的聚乙烯醇(PVA)作为粘结剂，会与烧结助剂发生反应而形成凝胶，而采用其他体系的粘结剂，如乳胶体系、羧酸类单体、丙烯酰胺单体等，以及其他有机助齐U，在针对含烧结助剂的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷粉体流延时，容易干燥开裂而难以成膜，无法获得满意的膜片强度和叠层性能。目前，现有技术对于钙锶锂钐钛系陶瓷材料的 研究并不多，因而还无法获得实际应用，也尚未见到关于该体系材料通过水基流延成型工艺制备陶瓷膜片的报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，以利于实现该体系材料陶瓷膜片的制备，获得质量及性能优良的产品。本发明的另一目的在于提供一种利用上述浆料采用水基流延成型工艺制备陶瓷膜片的方法。本发明的目的通过以下技术方案予以实现本发明提供的一种钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，由陶瓷粉体、有机添加剂、水组成；其中，所述陶瓷粉体为45 60wt%，优选45 50wt%，所述有机添加剂为复合粘结剂15 35wt%优选16 20wt%、增塑剂2 7wt%、分散剂O. 5 I. 5wt%、成膜助剂O. 5 lwt%、消泡剂O. 05 O. 5wt%,余量为水；所述陶瓷粉体为含3 12wt%、优选5 9wt%烧结助剂的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷固相粉体；所述复合粘结剂由按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳液=I I. 5 I. 5 I复合而成。本发明含烧结助剂的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷具有优良的微波介电性能和较低的烧结温度，可与银、铜电极共烧。为获得该体系材料的陶瓷膜片，本发明以水作为溶剂、结合有机添加剂作为水基流延浆料。其中粘结剂在膜片中起到连接并粘结陶瓷粉体颗粒、提供膜片强度等作用。本发明采用由聚乙烯吡咯烷酮与苯丙乳液复合而成的粘结剂，并配合其他有机助剂，克服了该陶瓷材料体系复杂的成分及烧结助剂对水基流延的不利影响，有利于提高陶瓷膜片的综合性能。进一步地，本发明所述钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷为具有钙钛矿结构的钛酸钙和钛酸锶复合掺杂钛酸锂钐的微波介质陶瓷，其通式为(CahSrx) & (Lil72Sml72) yTiO3，O< X ^ O. I,O. 7 ^ y ^ O. 8o为使陶瓷材料具有更加优良的低温共烧性能，本发明所述烧结助剂为B203+Cu0+LiC03 复合熔块，按质量比 B2O3 CuO = 5 6 1，(B203+Cu0) LiCO3 = 5 15 I。此外，还可掺杂有Bi2O3或V2O5,所述Bi2O3或V2O5的用量为B203+Cu0+LiC03的2 3wt%0进一步地，本发明所述陶瓷粉体的粒径为I 5 μ m。所述增塑剂为丙三醇，所述分散剂为三乙醇胺，所述成膜助剂为磷酸三丁酯，所述消泡剂为正丁醇。本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现本发明提供的一种钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法，采用上述钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，包括以下步骤(I)将陶瓷粉体加入到含分散剂的去离子水中，球磨10 12个小时后，加入复合粘结剂、增塑剂，继续球磨8 12小时；然后加入成膜助剂和消泡剂搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将所述流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将所述流延成型的膜片在25 60°C温度下干燥2 4小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本发明具有以下有益效果(I)本发明含烧结助剂的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷具有优良的微波介电性能和较低的烧结温度，可与银、铜电极共烧。、
(2)采用复合粘结剂克服了烧结助剂中的硼元素及铋元素或钒元素对水基流延的不利影响，有利于钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的生产。(3)本发明水基流延浆料所获得的流延膜片具有优良的综合性能，避免了干燥开裂，膜片强度高、叠层性能好，可适用于实际的生产和应用中。(4)采用水基流延工艺，制备方法简单易行，能够满足环保要求，且生产成本低，适合于大规模工业生产。下面将结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
具体实施例方式本发明实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，由陶瓷粉体、有机添加剂、水组成。陶瓷粉体为含烧结助剂的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷，其粒径为I 5 μ m，其中钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷为(Ca1Jrx) (Li1/2Sm1/2)yTi03,0 < x ^ O. I,O. 7 ^ y ^ O. 8 ;烧结助剂为 B203+Cu0+LiC03 复合熔块、B203+Cu0+LiC03+Bi203 复合熔块或B203+Cu0+LiC03+V205复合熔块。有机添加剂包含有复合粘结剂、增塑剂、分散剂、成膜助剂、消泡剂。复合粘结剂由聚乙烯吡咯烷酮与苯丙乳液复合而成，增塑剂为丙三醇或邻苯二甲酸二丁酯，分散剂为三乙醇胺，成膜助剂为磷酸三丁酯或二乙二醇丁醚醋酸酯，消泡剂为正丁醇。实施例一本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将2g分散剂三乙醇胺溶于70g去离子水中，然后加入IOOg含5. 5wt%BCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 = 8. 485 I. 515 O 的(Caa 9375Sr0.0625) 0.3 (Li 1/2Sm1/2)0.7Ti03陶瓷粉体，球磨混合12小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=I I的复合粘结剂35g、增塑剂丙三醇5g，继续球磨10小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. 5g、消泡剂正丁醇O. Sg，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥I小时后，再在60°C温度下干燥I小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度150 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至450°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至900°C保温5小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数~=84.7，品质因素与频率乘积Qf=2446GHz，谐振频率温度系数 τ f=-12. 48ppm/°C。实施例二 本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将I. 5g分散剂三乙醇胺溶于55g去离子水中，然后加入95g含5. 0wt%BCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 = 8. 485 I. 515 I)的(Caa 9375Sratl625)a3(Liv2Smv2)Q.7Ti03陶瓷粉体，球磨混合10小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=I 1.5的复合粘结剂38g、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯4g，继续球磨8小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. Sg、消泡剂正丁醇O. Sg，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料； (2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；
(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥3小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度200 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至500°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至895°C保温5小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数~=90.3，品质因素与频率乘积Qf=2490GHz，谐振频率温度系数 τ f=14. 74ppm/°C。实施例三本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将2. 5g分散剂三乙醇胺溶于60g去离子水中，然后加入98g含8.0wt%BBCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 Bi2O3 = 8. 485 I. 515 I O. 22)的(Caa 9375S r0.0625) 0.2 (Lii/2Sm1/2)0.8Ti03陶瓷粉体,球磨混合11小时后,加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=1.5:1的复合粘结剂40g、增塑剂丙三醇4. 5g，继续球磨10小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. 2g、消泡剂正丁醇O. Sg,放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥I小时后，再在50°C温度下干燥I小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度300 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至500°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至850°C保温5小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数~=77.2，品质因素与频率乘积0f=1929GHz，谐振频率温度系数 τ f=-18. 48ppm/°C。实施例四本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将2g分散剂三乙醇胺溶于70g去离子水中，然后加入IOOg含5. 5wt%BCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 = 12. 5 2. 5 I)的(Caa 9625Sratl375)a3(Li^2Smv2)a7TiO3TiO3陶瓷粉体，球磨混合10小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=1.3 I的复合粘结剂35g、增塑剂丙三醇5g，继续球磨9小时；然后在浆料中加入成膜助剂二乙二醇丁醚醋酸酯2g、消泡剂正丁醇O. Sg，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥I小时后，再在60°C温度下干燥I小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度250 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至450°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至900°C保温5小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数~=82.8，品质因素与频率乘积Qf=1890GHz，谐振频率温度系数 τ f=13. 48ppm/°C。实施例五本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将I. 5g分散剂三乙醇胺溶于55g去离子水中，然后加入95g含7. 5wt%VBCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 V2O5 = 8. 375 I. 625 I O. 33)的(Catl 9375Sr0.O625) 0.3 (Lii/2Sm1/2) 0.7Ti03陶瓷粉体,球磨混合10小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=I 1.5的复合粘结剂38g、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯4g，继续球磨8小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. 5g、消泡剂正丁醇O. 6g，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥3小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度200 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至500°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至875°C保温4小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数εΒ^80.3，品质因素与频率乘积Qf=IOOOGHz,谐振频率温度系数 τ f=12. 89ppm/°C。实施例六 本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将2g分散剂三乙醇胺溶于75g去离子水中，然后加入IOOg含6. 5wt%BBCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 Bi2O3 = 4. 285 O. 715 I O. 18)的(Caa9Sr0Ja3(Liv2Snv2)tl7TiO3TiO3陶瓷粉体，球磨混合10小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=1.2:1的复合粘结剂37g、增塑剂丙三醇5g，继续球磨9小时；然后在浆料中加入成膜助剂二乙二醇丁醚醋酸酯2g、消泡剂正丁醇O. Sg，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥I小时后，再在60°C温度下干燥I小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度250 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至450°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至860°C保温4小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数~=75.2，品质因素与频率乘积Qf=1865GHz，谐振频率温度系数 τ f=18. 86ppm/°C。实施例七本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将I. 8g分散剂三乙醇胺溶于55g去离子水中，然后加入92g含7wt%VBCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 V2O5 = 8. 485 I. 515 I O. 22)的(Caa 9375Sr0.O625) 0.3 (LiiZ2Sml72)0.7T1O3陶瓷粉体,球磨混合10小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=I 1.2的复合粘结剂36g、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯4g，继续球磨8小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. 6g、消泡剂正丁醇O. 6g，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥3小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度200 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至500°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至875°C保温4小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数L=Sl. 6，品质因素与频率乘积Qf=1240GHz，谐振频率温度系数 τ f=-22. 46ppm/°C。实施例八本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将2g分散剂三乙醇胺溶于60g去离子水中，然后加入96g含6wt%BBCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 Bi2O3 = 8. 375 I. 625 I O. 25)的(Caa 9625Sr0.O375) ο. 3 (Liiz2Sml72) ο. 7Ti03陶瓷粉体,球磨混合12小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=I I的复合粘结剂35g、增塑剂丙三醇5g，继续球磨10小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. 5g、消泡剂正丁醇O. Sg，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；
(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)在60°C温度下干燥2小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度150 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至450°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至890°C保温5小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数~=75.7，品质因素与频率乘积Qf=1543GHz，谐振频率温度系数 τ f=-24. 48ppm/°C。实施例九本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将I. 5g分散剂三乙醇胺溶于55g去离子水中，然后加入95g含9wt%VBCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 V2O5 = 12.5 : 2.5 : I : O. 4)的(Caa 9625Sratl375)0.2 (Lil72Sml72)ο. JiO3陶瓷粉体,球磨混合10小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=I 1.5的复合粘结剂40g、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯4g，继续球磨8小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. 5g、消泡剂正丁醇O. 6g，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在40°C温度下干燥2. 5小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度200 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至500°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至875°C保温4小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数~=72.8，品质因素与频率乘积Qf=I 187GHz，谐振频率温度系数 τ f=23. 54ppm/°C。实施例十本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下(I)将I. 8g分散剂三乙醇胺溶于75g去离子水中，然后加入105g含6. 5wt%BBCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 Bi2O3 = 8. 375 I. 625 I O. 275)的(Ca。.9625Sr0.0375)0.3(Lii/2Sm1/2)0. JiO3TiO3陶瓷粉体，球磨混合10小时后,加入按体积比聚乙烯批咯烷酮苯丙乳胶=I. 2 : I的复合粘结剂37g、增塑剂丙三醇5g，继续球磨10小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. Sg、消泡剂正丁醇O. 6g，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；
(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥I小时后，再在50°C温度下干燥I小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度150 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至450°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至885°C保温5小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数％ = 78. 9，品质因素与频率乘积Qf=1854GHz，谐振频率温度系数τ f=-15. 46ppm/°C。实施例^^一本实施例钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法如下
(I)将I. 5g分散剂三乙醇胺溶于65g去离子水中，然后加入95g含7wt%VBCL烧结助剂(按质量比 B2O3 CuO LiCO3 V2O5 = 8. 485 I. 515 I O. 25)的(Caa 9375Sr0.O625) 0.2 (Lii/2Sm1/2)o.8Ti03陶瓷粉体,球磨混合10小时后，加入按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳胶=I : I. 5的复合粘结剂37g、增塑剂丙三醇6g，继续球磨8小时；然后在浆料中加入成膜助剂磷酸三丁酯I. 5g、消泡剂正丁醇O. 6g，放在磁力搅拌器上搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将流延成型的膜片在30°C温度下干燥3小时，然后从基带上剥离，即得到陶瓷膜片。本实施例制得的陶瓷膜片(厚度200 μ m)表面光滑且不开裂。将膜片放入烧结炉中，以2°C /min的速率升至500°C进行排胶，保温2小时；然后以5°C /min的速率升至865°C保温4小时可烧结。烧结后微波介质陶瓷的相对介电常数~=75.3，品质因素与频率乘积Qf=1736GHz，谐振频率温度系数 τ f=17. 24ppm/°C。
权利要求
1.一种钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，由陶瓷粉体、有机添加剂、水组成； 其特征在于所述浆料中，所述陶瓷粉体为45 60wt%，所述有机添加剂为复合粘结剂 15 35wt%、增塑剂2 7wt%、分散剂O. 5 I. 5wt%、成膜助剂O. 5 lwt%、消泡剂O. 05 O. 5wt%，余量为水；所述陶瓷粉体为含3 12wt%烧结助剂的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷固相粉体；所述复合粘结剂由按体积比聚乙烯吡咯烷酮苯丙乳液=I I. 5 I. 5 I复合而成。
2.根据权利要求I所述的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，其特征在于所述浆料中陶瓷粉体为45 50wt% ;所述陶瓷粉体为含5 9wt%烧结助剂的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷固相粉体。
3.根据权利要求I所述的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，其特征在于所述浆料中复合粘结剂为16 20wt%。
4.根据权利要求I或2所述的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，其特征在于 所述钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷为具有钙钛矿结构的钛酸钙和钛酸锶复合掺杂钛酸锂钐的微波介质陶瓷，其通式为(CahSrx) H(Liv2Sm1Z2)yTiO3,0 < x ^ O. 1,0. 7 彡 y 彡 O. 8。
5.根据权利要求I或2所述的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，其特征在于 所述烧结助剂为 B203+Cu0+LiC03，按质量比 B2O3 CuO = 5 6 1，(B203+Cu0) : LiCO3 = 5 15 : I。
6.根据权利要求5所述的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，其特征在于所述烧结助剂还掺杂有Bi2O3或V2O5,所述Bi2O3或V2O5的用量为B203+Cu0+LiC03的2 3wt%。
7.根据权利要求I或2所述的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，其特征在于 所述陶瓷粉体的粒径为I 5 μ m。
8.根据权利要求I所述的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，其特征在于所述增塑剂为丙三醇或邻苯二甲酸二丁酯，所述分散剂为三乙醇胺，所述成膜助剂为磷酸三丁酯或二乙二醇丁醚醋酸酯，所述消泡剂为正丁醇。
9.一种钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备方法，其特征在于采用权利要求1-8 之一所述钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，包括以下步骤(1)将陶瓷粉体加入到含分散剂的去离子水中，球磨10 12个小时后，加入复合粘结齐U、增塑剂，继续球磨8 12小时；然后加入成膜助剂和消泡剂搅拌3小时，得到流延浆料；(2)将所述流延浆料真空除泡后在流延机上进行流延成型；(3)将所述流延成型的膜片在25 60°C温度下干燥2 4小时，然后从基带上剥离， 即得到陶瓷膜片。
全文摘要
本发明公开了一种钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷水基流延浆料，由陶瓷粉体、有机添加剂、水组成；所述陶瓷粉体为含3～12wt%烧结助剂的钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷固相粉体；所述有机添加剂中的复合粘结剂由按体积比聚乙烯吡咯烷酮∶苯丙乳液＝1～1.5∶1.5～1复合而成。此外还公开了利用上述浆料采用水基流延成型工艺制备陶瓷膜片的方法。本发明实现了钙锶锂钐钛系微波介质陶瓷膜片的制备，从而解决了该体系陶瓷材料的实际应用问题，所制得的陶瓷膜片强度及叠层性能好，且具有优良的微波介电性能和较低的烧结温度，可与银、铜电极共烧。本发明制备方法简单易行，能够满足环保要求，且生产成本低，适合于大规模工业生产。
文档编号C04B35/462GK102701730SQ20121021053
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月25日 优先权日2012年6月25日
发明者李月明, 汪启轩, 沈宗洋, 洪燕, 王竹梅, 金云海 申请人:景德镇陶瓷学院
最新回复(0)