一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法技术

公开了一种低温共烧陶瓷材料，包括基体组分，所述基体组分包括：BaTi4O

【技术实现步骤摘要】
一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于低温共烧陶瓷材料
，具体涉及一种具有高成瓷致密性、中介电常数、低介质损耗、近零谐振频率系数的陶瓷材料及其制备方法。该陶瓷材料可用于制作电子通讯领域中的介质滤波器、介质天线、双工器等元器件。

技术介绍

[0002]低温共烧陶瓷技术(Low Temperature Co
‑
fired Ceramics，简称LTCC)是将可低温烧结陶瓷粉制成厚度精确且致密的生瓷带，然后在生瓷带上进行激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个无源元件(如变压器(T)、电阻器(R)、电感器(L)、电容器(C)等)埋入其中，然后叠压烧结，从而实现电子元器件及封装模块的小型化、轻型化、高性能化和多功能化设计的技术。在实际应用中，由于LTCC陶瓷材料需要与低熔点的电极材料共烧，因此一般要求烧结温度要低于900℃。
[0003]BaTi4O9微波材料介电常数为37，具有较高的品质因数，但其具有过高的烧结温度(1200
‑
1250℃)。此外，介电常数为37的材料在目前常用的微波频段内应用较少。这都极大地限制了BaTi4O9在低温共烧领域应用。
[0004]为了解决上述问题，现有技术中一般采用的技术手段是向BaTi4O9材料中添加低熔点玻璃粉。该低熔点玻璃粉通常还具有低介电常数的特性，易于在低温下进行烧结。通过向BaTi4O9材料中添加低熔点玻璃粉，不仅可以降低BaTi4O9材料的烧结温度，也可以调节介电常数，使其能在目前常用的微波频段下使用。
[0005]但是，上述技术手段仍然存在缺点。一般来说，评价微波介质陶瓷材料介电性能有三个重要的指标：介电常数、介质损耗、谐振频率温度系数。BaTi4O9与低熔点玻璃形成的玻璃陶瓷复合材料虽然具有适合的介电常数、较低的介质损耗，但由于两者过高的谐振频率温度系数而限制其应用。
[0006]因此，亟需一种新的低温共烧陶瓷材料及其制备方法来解决上述技术问题。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种新的低温共烧陶瓷材料。该低温共烧陶瓷材料具有适宜的介电常数和较好的低温烧结性能，适宜于微波介质滤波器、介质天线、双工器等元器件领域应用。
[0008]本专利技术所述的一种低温共烧陶瓷材料，包括基体组分，所述基体组分包括以质量含量计的以下组分：
[0009]BaTi4O9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
55
‑
70wt％；
[0010]Mg2SiO4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
15wt％；
[0011]低熔点玻璃粉
ꢀꢀꢀꢀ
15
‑
30wt％。
[0012]其中，所述低熔点玻璃粉包括以重量份计的以下组分：
[0013][0014]其中，所述低熔点玻璃粉进一步包括：BaO 0
‑
5重量份；Li2O 0
‑
5重量份。
[0015]其中，所述低温共烧陶瓷材料进一步包括添加剂，所述添加剂的含量为所述基体组分总质量的0.5
‑
5wt％。
[0016]其中，所述添加剂包括选自B、Zn、Cu或Li的氧化物或碳酸盐中的一种或多种。所述添加剂具有助烧作用。
[0017]本专利技术还公开了一种如上所述的低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
[0018](1)取选定量的BaTi4O9、Mg2SiO4、低熔点玻璃粉和添加剂，混合在一起得到第一物料，向第一物料中加入水和有机助剂进行混合，得到第一混合料，之后对混合料进行分散处理，得到第二物料；
[0019](2)将第二物料干燥，并将干燥后的粉体过筛，即得所述低温共烧陶瓷材料。
[0020]其中，所述步骤(1)中，所述混合为球磨混合，所述分散为砂磨分散。
[0021]其中，所述步骤(1)中，控制分散后的物料的比表面积为4
‑
6m2/g。
[0022]其中，所述步骤(1)中，控制所述第一物料与水的质量比为1:1
‑
1.5。
[0023]其中，所述步骤(1)中，所述有机助剂为分散剂，所述分散剂的加入量为所述第一物料量的0.2
‑
1.0wt％。
[0024]其中，所述步骤(1)中，所述球磨步骤中，控制第一混合料中固含量为35
‑
40wt％。
[0025]其中，所述步骤(2)中，所述干燥为喷雾干燥。
[0026]其中，所述步骤(2)中，使用喷雾干燥机进行喷雾干燥，控制喷雾干燥机的进口温度250
±
5℃，出口温度120
±
5℃，雾化器转速10800
±
50r/min。
[0027]其中，如上所述的低温共烧陶瓷材料的制备方法，进一步包括：在步骤(1)前进行以下步骤(i)、步骤(ii)、步骤(iii)中的一步或多步：
[0028](i)获得BaTi4O9的步骤；
[0029](ii)获得Mg2SiO4的步骤；
[0030](iii)获得低熔点玻璃粉的步骤。
[0031]其中，所述步骤(i)为通过固相合成法制备BaTi4O9，其包括以下步骤：按照化学计量比称取BaCO3和TiO2混合，得到第二混合料；并加入水和分散剂进行球磨预混合分散，并进行砂磨再分散处理；随后将分散后的物料进行喷雾干燥，并将干燥后的粉料于1050
±
50℃进行煅烧，保温时间为4h，再向煅烧后的粉体中加入水进行球磨，并进行砂磨分散处理，随后将分散的物料进行喷雾干燥，得到所需BaTi4O9材料。
[0032]其中，所述步骤(i)中，所述BaCO3和TiO2的化学计量比为1:4；控制所述第二混合料与水的质量比为1：1
‑
1.5；所述分散剂的加入量占所述第二混合料量的0.2
‑
1.0wt％；所述分散剂包括铵盐类分散剂；所述砂磨后物料的粒度D50控制在0.5
‑
0.9μm范围内，所述喷雾干燥步骤控制物料水分含量<0.5wt％。
[0033]其中，所述步骤(ii)为通过固相合成法制备Mg2SiO4的步骤，包括以下步骤：按照化学计量比称取Mg(OH)2、SiO2混合，得到第三混合料；并加入水和分散剂进行球磨预混合分散，并进行砂磨再分散处理；随后将分散后的物料进行喷雾干燥，并将干燥后的粉料于1200
±
10℃进行煅烧，保温时间为2
‑
4h，再向煅烧后的粉体中加入水进行球磨，并进行砂磨再分散处理，随后将分散后的物料进行喷雾干燥，得到所需Mg2SiO4材料。
[0034]其中，所述步骤(ii)中，所述Mg(OH)2:SiO2的化学计量比为2:1；控制所述第三混合料与水的质量比为1:0.5
‑
1.5；所述分散剂的加入量占所述第三混合料量的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温共烧陶瓷材料，包括基体组分，所述基体组分包括以质量计的以下组分：BaTi4O9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
55
‑
70wt％；Mg2SiO4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
15wt％；低熔点玻璃粉
ꢀꢀꢀꢀꢀ
15
‑
30wt％。2.如权利要求1所述的低温共烧陶瓷材料，其中，所述低熔点玻璃粉包括以重量份计的以下组分：3.如权利要求2所述的低温共烧陶瓷材料，其中，所述低熔点玻璃粉进一步包括：BaO 0
‑
5重量份；Li2O 0
‑
5重量份。4.如权利要求1
‑
3任一所述的低温共烧陶瓷材料，其中，所述低温共烧陶瓷材料进一步包括添加剂，添加剂的含量为所述基体组分总质量的0.5
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋锡滨，刘振锋，艾辽东，奚洪亮，张忠楠，闫鑫升，
申请(专利权)人：山东国瓷功能材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：