一種基於ltcc的超材料諧振子及其製備方法
2023-10-23 17:49:47 3
專利名稱：一種基於ltcc的超材料諧振子及其製備方法
一種基於LTCC的超材料諧振子及其製備方法
技術領域：
本發明涉及濾波器領域，尤其涉及一種基於LTCC的超材料諧振子及其製備方法。背景技術：
超材料是近十年來發展起來的對電磁波起調製作用的材料。超材料一般是由一定數量的金屬微結構附在具有一定力學、電磁學的基板上，這些具有特定圖案和材質的微結構會對經過其身的特定頻段的電磁波產生調製作用。超材料諧振子是指含金屬微結構的微波陶瓷諧振子，用於製作小體積高性能的濾波器。超材料諧振子一般用低溫共燒工藝，即在無壓力條件下燒結。但LTCC工藝較難掌握，存在不少技術難題。例如無壓空氣中燒結導致分層和翹曲現象；為了保護較低的燒結溫度(< Ag-Pd合金的熔點)，必須加入一些低熔點的助燒劑，而助燒劑又導致了高損耗。·
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種採用納米陶瓷粉和熱壓工藝製備的超材料諧振子，既降低了燒結過程中的燒結溫度，又防止了燒結過程中出現的分層和翹曲現象，還同時提高了超材料諧振子的品質因數。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是一種基於LTCC的超材料諧振子的製備方法，所述的製備方法包括以下步驟將納米陶瓷粉製成陶瓷漿料，並流延製成生瓷帶；通過絲網印刷技術在所述生瓷帶上製備金屬微結構形成生瓷片；將生瓷片疊合、排膠後放入模具中形成預燒整體；將預燒整體熱壓、冷卻製得超材料諧振子。所述熱壓的壓力不大於30MPa、溫度不大於920°C。向所述納米陶瓷粉中加入O. 5wt% 3wt%助燒劑。所述模具為石墨模具或碳化物模具。所述納米陶瓷粉為ZnNb2O6, BaTi4O9, Ba3Ti5Nb6O28 或 BiNb04。加工所述金屬微結構所用的金屬為金、銀、銅、鋁或銀鈀合金。一種基於LTCC的超材料諧振子，由上述任一項製備的基於LTCC的超材料諧振子。本發明的有益效果為由於納米粉具有良好的燒結特性，所以採用納米陶瓷粉製備超材料諧振子時可以降低其燒結溫度，因此可以向納米陶瓷粉不加或加入很少量的助燒劑就實現低溫共燒，又降低了超材料諧振子的損耗；將生瓷帶疊合、排膠後放入耐高溫的模具中後再進行熱壓，這種採用熱壓技術，一方面防止了燒結過程中出現的分層和翹曲現象，另一方面在壓力條件下，燒結溫度比傳統的無壓燒結的溫度要低，又進一步降低了燒結溫度。
圖I為本發明製備方法的流程圖。
具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例及附圖，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。一種基於LTCC的超材料諧振子的製備方法，所述的製備方法包括以下步驟如圖I所示a、將納米陶瓷粉製成陶瓷漿料，並流延製成厚度為20 μ m 200 μ m的生瓷帶；
其中納米陶瓷粉可以採用溶膠-凝膠法製備，也可以採用其它方法製備；b、採用325目以上的絲網印刷多個金屬微結構形成生瓷片；C、將生瓷片放入普通模具中疊合形成整體後排膠，即在低溫(< 500°C )和無壓力的條件下，在爐子中將有機物揮發掉，然後放入耐高溫的模具中形成預燒整體；d、將預燒整體放入燒結爐中熱壓後冷卻製得超材料諧振子，其中熱壓的壓力不大於30MPa、溫度不大於920°C。其中，納米陶瓷粉優選ZnNb2O6、BaTi4O9, Ba3Ti5Nb6O28或BiNbO4,在這不窮舉了，也可以是其它納米陶瓷粉；金屬微結構是由金屬絲構成的具有一定幾何形狀的平面或者立體結構，如工字形、雪花形等，可以採用絲網印刷技術製備出金屬微結構，也可以採用其他蝕亥IJ、光刻、離子刻等技術，加工金屬微結構所採用的金屬為金、銀、銅、鋁或銀鈀合金。由於納米粉具有良好的燒結特性，所以採用納米陶瓷粉製備超材料諧振子時可以降低其燒結溫度，因此可以向納米陶瓷粉中不加或加入很少量的助燒劑就實現了低溫共燒，同時又降低了製備的超材料諧振子的損耗；將生瓷帶疊合、排膠後放入耐高溫的模具(如石墨模具或碳化物模具)中後再放入燒結爐中進行熱壓，這種採用熱壓技術，一方面防止了燒結過程中出現的分層和翹曲現象，另一方面在壓力條件下，燒結溫度比傳統的無壓燒結的溫度要低，又進一步降低了燒結溫度，還因為受模具限制使得XY平面(垂直於壓力方向的平面)的燒結收縮率降到很低，同時，由於熱壓的應用，陶瓷漿料質量要求可以不很嚴格，即陶瓷漿料中的有機膠量可以用得較少。實施例一採用溶膠-凝膠法製成ZnNb2O6納米陶瓷粉，並將納米陶瓷粉製成陶瓷漿料；將陶瓷漿料流延製成厚度為20 μ m的生瓷帶，採用350目的絲網印刷多個特定形狀如工字形的金屬微結構形成生瓷片，所採用的金屬為銀漿或鈀含量較低的銀鈀漿料；將生瓷片放入普通模具中疊合形成整體後排膠，即在低溫(< 500°C )和無壓力的條件下，在爐子中將有機物揮發掉，然後放入耐高溫的模具中形成預燒整體；將預燒整體放入燒結爐中熱壓O. 5 2小時後冷卻製得超材料諧振子，其中熱壓的壓力28MPa、溫度900°C。實施例二採用溶膠-凝膠法製成BaTi4O9納米陶瓷粉，並將納米陶瓷粉製成陶瓷漿料；將陶瓷漿料流延製成厚度為100 μ m的生瓷帶，採用400目的絲網印刷多個特定形狀如工字形的金屬微結構形成生瓷片，所採用的金屬為銀漿或鈀含量較低的銀鈀漿料；
將生瓷片放入普通模具中疊合形成整體後排膠，即在低溫(< 500°C )和無壓力的條件下，在爐子中將有機物揮發掉，然後放入耐高溫的模具中形成預燒整體；將預燒整體放入燒結爐中熱壓O. 5 2小時後冷卻製得超材料諧振子，其中熱壓的壓力28MPa、溫度920°C。實施例三採用溶膠-凝膠法製成Ba3Ti5Nb6O28納米陶瓷粉，並將納米陶瓷粉製成陶瓷漿料；將陶瓷漿料流延製成厚度為150 μ m的生瓷帶，採用370目的絲網印刷多個特定形狀如工字形的金屬微結構形成生瓷片，所採用的金屬為銀漿或鈀含量較低的銀鈀漿料；將生瓷片放入普通模具中疊合形成整體後排膠，即在低溫(< 500°C )和無壓力的條件下，在爐子中將有機物揮發掉，然後放入耐高溫的模具中形成預燒整體；將預燒整體放入燒結爐中熱壓O. 5 2小時後冷卻製得超材料諧振子，其中熱壓的壓力WMPa、溫度920°C。實施例四採用溶膠-凝膠法製成BiNbO4納米陶瓷粉，並將納米陶瓷粉製成陶瓷漿料；將陶瓷漿料流延製成厚度為200 μ m的生瓷帶，採用325目的絲網印刷多個特定形狀如工字形的金屬微結構形成生瓷片，所採用的金屬為銀漿或鈀含量較低的銀鈀漿料；將生瓷片放入普通模具中疊合形成整體後排膠，即在低溫(< 500°C )和無壓力的條件下，在爐子中將有機物揮發掉，然後放入耐高溫的模具中形成預燒整體；將預燒整體放入燒結爐中熱壓O. 5 2小時後冷卻製得超材料諧振子，其中熱壓的壓力30MPa、溫度920°C。實施例五實施例五相對於上述四個實施例的不同點在於有時選用的納米陶瓷粉的燒結溫度不太理想，還達不到低溫共燒的要求，可以在納米陶瓷粉中加入O. 5wt% 3wt%的助燒齊U，如BaO-CuO-B2O3體系的，雖然還是引入了助燒劑，但相對於普通的陶瓷粉而言加入的助燒劑就少很多了，其損耗也相對於加入過多助燒劑的諧振子的損耗要低很多，該發明製備的超材料諧振子性能更好。其他步驟與內容與上述所有實施例相同，在此不再贅述。在上述實施例中，僅對本發明進行了示範性描述，但是本領域技術人員在閱讀本專利申請後可以在不脫離本發明的精神和範圍的情況下對本發明進行各種修改。
權利要求
1.一種基於LTCC的超材料諧振子的製備方法，其特徵在於，所述的製備方法包括以下步驟 將納米陶瓷粉製成陶瓷漿料，並流延製成生瓷帶； 通過絲網印刷技術在所述生瓷帶上製備金屬微結構形成生瓷片； 將生瓷片疊合、排膠後放入模具中形成預燒整體； 將預燒整體熱壓、冷卻製得超材料諧振子。
2.根據權利要求I所述的基於LTCC的超材料諧振子的製備方法，其特徵在於，所述熱壓的壓力不大於30MPa、溫度不大於920°C。
3.根據權利要求I所述的基於LTCC的超材料諧振子的製備方法，其特徵在於，向所述納米陶瓷粉中加入O. 5wt% 3wt%助燒劑。
4.根據權利要求I所述的基於LTCC的超材料諧振子的製備方法，其特徵在於，所述模具為石墨模具或碳化物模具。
5.根據權利要求I所述的基於LTCC的超材料諧振子的製備方法，其特徵在於，所述納米陶瓷粉為 ZnNb2O6, BaTi4O9, Ba3Ti5Nb6O28 或 BiNbO40
6.根據權利要求I所述的基於LTCC的超材料諧振子的製備方法，其特徵在於加工所述金屬微結構所用的金屬為金、銀、銅、鋁或銀鈀合金。
7.一種基於LTCC的超材料諧振子,其特徵在於包括權利要求I 6任一項製備的基於LTCC的超材料諧振子。
全文摘要
本發明提供一種基於LTCC的超材料諧振子及其製備方法，其製備方法為將納米陶瓷粉製成陶瓷漿料，並流延製成生瓷帶；通過絲網印刷技術在所述生瓷帶上製備金屬微結構形成生瓷片；將生瓷片疊合、排膠後放入模具中形成預燒整體；將預燒整體熱壓、冷卻製得超材料諧振子。由於納米粉具有良好的燒結特性，所以採用納米陶瓷粉製備超材料諧振子時可以降低其燒結溫度，因此可以向納米陶瓷粉不加或加入很少量的助燒劑就實現低溫共燒，又降低了超材料諧振子的損耗；採用熱壓技術，一方面防止了燒結過程中出現的分層和翹曲現象，另一方面在壓力條件下，燒結溫度比傳統的無壓燒結的溫度要低，又進一步降低了燒結溫度。
文檔編號H01P7/00GK102683791SQ20121013304
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者劉若鵬, 徐冠雄, 繆錫根 申請人:深圳光啟創新技術有限公司