在800-900°C之间，介电常数小于5. 5， 介电损耗在5X1(T3量级。试验证明，二氧化硅系玻璃粉的加入，有助于降低陶瓷材料的烧 结温度，提升陶瓷材料的机械强度，而且能够使陶瓷材料的介电常数和介电损耗保持在较 为满意的水平。
[0037] 为此，本发明一实施例提出陶瓷介质基板的浆料的制备方法，包括将一定比例的 石英陶瓷粉和二氧化硅系玻璃粉混合，其中该石英陶瓷粉的含量为30?85wt%，该二氧化 硅系玻璃粉的含量为15?70wt%。
[0038] 为使本领域技术人员更容易理解本发明的陶瓷介质基板的制备方法，下面示例说 明制备方法的完整流程。然而所属领域技术人员将认识到，使用按照前述方法制备的浆料， 结合已知工艺亦能实施陶瓷介质基板的制备。
[0039] 图1示出根据本发明一实施例的陶瓷介质基板完整制作流程。参照图1所示，流 程如下：
[0040] 在步骤101，将石英陶瓷粉和二氧化硅系玻璃粉按一定比例混合，形成混合物；在 混合物中，该石英陶瓷粉的含量为30?85wt%，该二氧化硅系玻璃粉的含量为15?70wt% ;
[0041] 在一实施例中，石英陶瓷粉为熔融玻璃通过急速冷却和球磨制得。这一工艺类似 于制作陶瓷的工艺，然而应注意的石英陶瓷粉为非晶态(玻璃态)。石英陶瓷粉中，二氧化硅 (Si02)通常具有很高的纯度。石英陶瓷粉的颗粒大小可以在0.5-3i!m之间。
[0042] 在一实施例中，二氧化硅系玻璃粉是Si02，Al203，K20，和Na20的混合物。其中，Si02 的含量不低于95wt%，其余含量为5wt%的A1203,K20,和Na20。二氧化硅系玻璃粉的粒径可以 在0. 5-4iim之间。这样的二氧化硅系玻璃粉的熔点在800-900°C之间，介电常数小于5. 5， 介电损耗在5X1CT3量级。已知的是，玻璃粉的制作过程涉及熔化、熔体辊轧、急冷处理、碾 碎和球磨粉碎。
[0043] 值得指出的是，玻璃粉的加入不仅需要降低烧结温度，还需在特定的烧结温度下 不会熔化，导致破坏已形成的导电几何机构。
[0044] 在步骤102,向该混合物中加入有机添加剂，以制备陶瓷介质基板的浆料；
[0045] 有机添加剂可以包括但不限于溶剂、分散剂、粘接剂、增塑剂、以及消泡剂。
[0046] 举例来说，取200g石英陶瓷细粉-二氧化硅系玻璃粉的混合物，置于二个球磨罐 中（平均地)，再每罐加入共50g的酒精与丁酮混合溶剂（3:2重量），再分别加入1. 3g蓖麻 油，1.lg丙三醇和1克三油酸甘油脂，球磨12小时，分别加入25g粘接剂，即20wt%的PVB 溶液(聚丙烯醇缩丁醛PVB溶于酒精和丁酮的混合溶剂)，球磨8小时，再分别加入20g增塑 剂邻苯二甲酸二丁酯，球磨6小时，再分别加入lg消泡剂(磷酸三丁酯)。
[0047] 在步骤103,将楽料流延成型，制成流延片。
[0048] 所制得的流延片可为150iim到1. 8mm厚的流延片。
[0049] 在步骤104,在流延片上附着导电浆料。
[0050] 可以使用丝印方法在流延片上附着导电浆料，也可以采用导电油墨打印等技术。 制备导电浆料所采用的金属可以为银、钼、钥、钨、或银钯合金等。
[0051] 在步骤105,将流延片进行脱脂和低温共烧，形成含有导电几何结构的石英陶 瓷-玻璃复相介质基板。
[0052] 图2A示出根据本发明一实施例的陶瓷介质基板剖面示意图。参照图2A所示，陶 瓷介质基板20可包括基材21和导电几何结构22。基材21可包括石英陶瓷和二氧化硅系 玻璃，其中该石英陶瓷的含量为30?85重量份数，该二氧化硅系玻璃的含量为15?70重 量份数。
[0053] 基材21还包括不可避免的杂质，这一杂质可能来自原料本身，还可能来自制作过 程。以制作过程来说，球磨过程可能引入了设备的杂质。另外，尽管经过脱脂和低温共烧， 有机添加剂几乎被完全去除，但可能会有微量的残留。
[0054] 在成型的陶瓷介质基板20中，石英陶瓷仍为非晶态(即玻璃态)。
[0055] 另外，二氧化硅系玻璃中二氧化硅的含量较佳地不低于95重量份数。另外，二氧 化硅系玻璃还含有不高于5重量份数的氧化铝、氧化钾和氧化钠的组合物。
[0056] 图2B示出根据本发明一实施例的陶瓷介质基板俯视图。参照图2B所示，在基材 21表面形成了包含横线22a和纵线22b的导电几何结构22。
[0057] 下表1以试验数据列出本发明的陶瓷介质基板的成分：
[0058]
【主权项】
1. 一种陶瓷介质基板的浆料的制备方法，该陶瓷介质基板用于透波超材料，该制作方 法包括将一定比例的石英陶瓷粉和二氧化硅系玻璃粉混合，其中该石英陶瓷粉的含量为 30?85wt%，该二氧化硅系玻璃粉的含量为15?70wt%。
2. 如权利要求1所述的陶瓷介质基板的浆料的制备方法，其特征在于，该石英陶瓷粉 为非晶态。
3. 如权利要求1所述的陶瓷介质基板的浆料的制备方法，其特征在于，该石英陶瓷粉 的颗粒大小在〇. 5-3 μ m之间。
4. 如权利要求1所述的用于陶瓷介质基板的浆料的制备方法，其特征在于，该二氧化 硅系玻璃粉的粒径在〇. 5-4 μ m之间。
5. 如权利要求1所述的陶瓷介质基板的浆料的制备方法，其特征在于，该二氧化硅系 玻璃粉中二氧化硅的含量不低于95wt%。
6. 如权利要求5所述的陶瓷介质基板的浆料的制备方法，其特征在于，该二氧化硅系 玻璃粉还含有总含量不高于5wt%的氧化铝、氧化钾和氧化钠。
7. 如权利要求1所述的陶瓷介质基板的浆料的制备方法，其特征在于，该二氧化硅系 玻璃粉的含量为30?50wt%。
8. 如权利要求1所述的陶瓷介质基板的浆料的制备方法，其特征在于，还包括向该石 英陶瓷粉和二氧化硅系玻璃粉的混合物中加入有机添加剂。
9. 一种用于透波超材料的陶瓷介质基板的制备方法，包括以下步骤： 使用权利要求1-8任一项所述的方法制备陶瓷介质基板的浆料； 将该楽料流延成型，制成流延片； 该流延片上附着导电浆料；以及 将该流延片进行脱脂和低温共烧，形成含有导电几何结构的石英陶瓷-玻璃复相介质 基板。
10. -种用于透波超材料的陶瓷介质基板，包括基材和导电几何结构，该基材包括石英 陶瓷和二氧化硅系玻璃，还包括不可避免的杂质，其中该石英陶瓷的含量为30?85重量份 数，该二氧化硅系玻璃的含量为15?70重量份数。
11. 如权利要求10所述的用于透波超材料的陶瓷介质基板，其特征在于，该石英陶瓷 为非晶态。
12. 如权利要求10所述的用于透波超材料的陶瓷介质基板，其特征在于，该二氧化硅 系玻璃中二氧化娃的含量不低于95重量份数。
13. 如权利要求10所述的用于透波超材料的陶瓷介质基板，其特征在于，该二氧化硅 系玻璃还含有不高于5重量份数的氧化铝、氧化钾和氧化钠的组合物。
14. 如权利要求10所述的用于透波超材料的陶瓷介质基板，其特征在于，该二氧化硅 系玻璃的含量为30?50重量份数。
15. -种透波超材料，包括按照权利要求9所述的方法形成的陶瓷介质基板。
16. -种透波超材料，包括如权利要求10-14任一项所述的陶瓷介质基板。
【专利摘要】本发明涉及一种透波超材料及其陶瓷介质基板和浆料的制备方法。该浆料的制备方法包括将一定比例的石英陶瓷粉和二氧化硅系玻璃粉混合，其中该石英陶瓷粉的含量为30～85wt%，该二氧化硅系玻璃粉的含量为15～70wt%。依据本发明制造的陶瓷介质基板在具有低温烧结特性和高机械强度的同时，还具有更低的介电常数和介电损耗。
【IPC分类】C04B32-00, C03C14-00, C04B35-14, C04B35-622
【公开号】CN104591705
【申请号】CN201310528779
【发明人】不公告发明人
【申请人】深圳光启创新技术有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2013年10月30日