專利名稱：一種基于ltcc的超材料諧振子及其制備方法
一種基于LTCC的超材料諧振子及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及濾波器領域，尤其涉及一種基于LTCC的超材料諧振子及其制備方法。背景技術：
超材料是近十年來發(fā)展起來的對電磁波起調制作用的材料。超材料一般是由一定數(shù)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制作用。超材料諧振子是指含金屬微結構的微波陶瓷諧振子，用于制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(xiàn)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?！?br/>發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種采用納米陶瓷粉和熱壓工藝制備的超材料諧振子，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(xiàn)的分層和翹曲現(xiàn)象，還同時提高了超材料諧振子的品質因數(shù)。本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是一種基于LTCC的超材料諧振子的制備方法，所述的制備方法包括以下步驟將納米陶瓷粉制成陶瓷漿料，并流延制成生瓷帶；通過絲網印刷技術在所述生瓷帶上制備金屬微結構形成生瓷片；將生瓷片疊合、排膠后放入模具中形成預燒整體；將預燒整體熱壓、冷卻制得超材料諧振子。所述熱壓的壓力不大于30MPa、溫度不大于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。一種基于LTCC的超材料諧振子，由上述任一項制備的基于LTCC的超材料諧振子。本發(fā)明的有益效果為由于納米粉具有良好的燒結特性，所以采用納米陶瓷粉制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(xiàn)低溫共燒，又降低了超材料諧振子的損耗；將生瓷帶疊合、排膠后放入耐高溫的模具中后再進行熱壓，這種采用熱壓技術，一方面防止了燒結過程中出現(xiàn)的分層和翹曲現(xiàn)象，另一方面在壓力條件下，燒結溫度比傳統(tǒng)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(fā)明制備方法的流程圖。
具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例及附圖，對本發(fā)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(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。一種基于LTCC的超材料諧振子的制備方法，所述的制備方法包括以下步驟如圖I所示a、將納米陶瓷粉制成陶瓷漿料，并流延制成厚度為20 μ m 200 μ m的生瓷帶；
其中納米陶瓷粉可以采用溶膠-凝膠法制備，也可以采用其它方法制備；b、采用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后排膠，即在低溫(< 500°C )和無壓力的條件下，在爐子中將有機物揮發(fā)掉，然后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后冷卻制得超材料諧振子，其中熱壓的壓力不大于30MPa、溫度不大于920°C。其中，納米陶瓷粉優(yōu)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，可以采用絲網印刷技術制備出金屬微結構，也可以采用其他蝕亥IJ、光刻、離子刻等技術，加工金屬微結構所采用的金屬為金、銀、銅、鋁或銀鈀合金。由于納米粉具有良好的燒結特性，所以采用納米陶瓷粉制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(xiàn)了低溫共燒，同時又降低了制備的超材料諧振子的損耗；將生瓷帶疊合、排膠后放入耐高溫的模具(如石墨模具或碳化物模具)中后再放入燒結爐中進行熱壓，這種采用熱壓技術，一方面防止了燒結過程中出現(xiàn)的分層和翹曲現(xiàn)象，另一方面在壓力條件下，燒結溫度比傳統(tǒng)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(垂直于壓力方向的平面)的燒結收縮率降到很低，同時，由于熱壓的應用，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。實施例一采用溶膠-凝膠法制成ZnNb2O6納米陶瓷粉，并將納米陶瓷粉制成陶瓷漿料；將陶瓷漿料流延制成厚度為20 μ m的生瓷帶，采用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，所采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后排膠，即在低溫(< 500°C )和無壓力的條件下，在爐子中將有機物揮發(fā)掉，然后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小時后冷卻制得超材料諧振子，其中熱壓的壓力28MPa、溫度900°C。實施例二采用溶膠-凝膠法制成BaTi4O9納米陶瓷粉，并將納米陶瓷粉制成陶瓷漿料；將陶瓷漿料流延制成厚度為100 μ m的生瓷帶，采用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，所采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后排膠，即在低溫(< 500°C )和無壓力的條件下，在爐子中將有機物揮發(fā)掉，然后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小時后冷卻制得超材料諧振子，其中熱壓的壓力28MPa、溫度920°C。實施例三采用溶膠-凝膠法制成Ba3Ti5Nb6O28納米陶瓷粉，并將納米陶瓷粉制成陶瓷漿料；將陶瓷漿料流延制成厚度為150 μ m的生瓷帶，采用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，所采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后排膠，即在低溫(< 500°C )和無壓力的條件下，在爐子中將有機物揮發(fā)掉，然后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小時后冷卻制得超材料諧振子，其中熱壓的壓力WMPa、溫度920°C。實施例四采用溶膠-凝膠法制成BiNbO4納米陶瓷粉，并將納米陶瓷粉制成陶瓷漿料；將陶瓷漿料流延制成厚度為200 μ m的生瓷帶，采用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，所采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后排膠，即在低溫(< 500°C )和無壓力的條件下，在爐子中將有機物揮發(fā)掉，然后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小時后冷卻制得超材料諧振子，其中熱壓的壓力30MPa、溫度920°C。實施例五實施例五相對于上述四個實施例的不同點在于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，但相對于普通的陶瓷粉而言加入的助燒劑就少很多了，其損耗也相對于加入過多助燒劑的諧振子的損耗要低很多，該發(fā)明制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(fā)明進行了示范性描述，但是本領域技術人員在閱讀本專利申請后可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進行各種修改。
權利要求
1.一種基于LTCC的超材料諧振子的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括以下步驟 將納米陶瓷粉制成陶瓷漿料，并流延制成生瓷帶； 通過絲網印刷技術在所述生瓷帶上制備金屬微結構形成生瓷片； 將生瓷片疊合、排膠后放入模具中形成預燒整體； 將預燒整體熱壓、冷卻制得超材料諧振子。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于LTCC的超材料諧振子的制備方法，其特征在于，所述熱壓的壓力不大于30MPa、溫度不大于920°C。
3.根據(jù)權利要求I所述的基于LTCC的超材料諧振子的制備方法，其特征在于，向所述納米陶瓷粉中加入O. 5wt% 3wt%助燒劑。
4.根據(jù)權利要求I所述的基于LTCC的超材料諧振子的制備方法，其特征在于，所述模具為石墨模具或碳化物模具。
5.根據(jù)權利要求I所述的基于LTCC的超材料諧振子的制備方法，其特征在于，所述納米陶瓷粉為 ZnNb2O6, BaTi4O9, Ba3Ti5Nb6O28 或 BiNbO40
6.根據(jù)權利要求I所述的基于LTCC的超材料諧振子的制備方法，其特征在于加工所述金屬微結構所用的金屬為金、銀、銅、鋁或銀鈀合金。
7.一種基于LTCC的超材料諧振子,其特征在于包括權利要求I 6任一項制備的基于LTCC的超材料諧振子。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于LTCC的超材料諧振子及其制備方法，其制備方法為將納米陶瓷粉制成陶瓷漿料，并流延制成生瓷帶；通過絲網印刷技術在所述生瓷帶上制備金屬微結構形成生瓷片；將生瓷片疊合、排膠后放入模具中形成預燒整體；將預燒整體熱壓、冷卻制得超材料諧振子。由于納米粉具有良好的燒結特性，所以采用納米陶瓷粉制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(xiàn)低溫共燒，又降低了超材料諧振子的損耗；采用熱壓技術，一方面防止了燒結過程中出現(xiàn)的分層和翹曲現(xiàn)象，另一方面在壓力條件下，燒結溫度比傳統(tǒng)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(yōu)先權日2012年4月28日
發(fā)明者劉若鵬, 徐冠雄, 繆錫根 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司