一种铜电极陶瓷介质天线及其制备方法与流程

本发明涉及电子元器件材料与制造，尤其涉及一种铜电极陶瓷介质天线及其制备方法。

背景技术：

1、陶瓷介质天线因其高介电常数、低介电损耗及优异的温度稳定性，在移动通信、物联网及车载通信等领域得到广泛应用。天线电极的导电性能与结合可靠性直接决定了器件的品质因数和使用寿命。目前，陶瓷介质天线电极主要采用银浆或银钯浆料制备，成本高昂。铜浆料因导电性与银相近、原料成本显著较低而备受关注，但铜易氧化的本征属性以及烧结工艺的苛刻要求，严重制约了其在陶瓷介质天线领域的规模化应用。现有技术存在铜电极与陶瓷基体结合力弱、烧结后电阻率高及批次一致性差等问题，迫切需要提供一种兼具低电阻率与高附着力的铜电极陶瓷介质天线及其制备方法。

技术实现思路

1、为克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种铜电极陶瓷介质天线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2、s1、制备包含抗氧化剂的铜电极浆料；

3、s2、采用丝印工艺，将所述铜浆印刷到陶瓷基体指定位置，得到印刷后的陶瓷基体；

4、s3、将所述印刷后的陶瓷基体烘干，去除铜浆中的有机溶剂，得到烘干后的陶瓷基体；

5、s4、在含氧气的氮气气氛的条件下，对所述烘干后的陶瓷基体进行烧结，实现金属化处理，形成铜电极陶瓷介质天线。

6、优选地，步骤s1中，按重量份数计，所述铜电极浆料的原料包括：铜粉60～70份、玻璃粉5～15份、陶瓷辅料1～3份、抗氧化剂1～5份、有机载体15～25份。

7、优选地，所述抗氧化剂为噻二唑类化合物；所述噻二唑类化合物为2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑、2-氨基-5-甲基-1,3,4-噻二唑、2-巯基-5-甲基-1,3,4-噻二唑中的一种或几种。

8、优选地，所述铜粉由粒径d50≤0.5μm的第一铜粉与粒径d50为1.0～3.0μm的第二铜粉按重量比2:10～3:10混合而成；所述第一铜粉和所述第二铜粉均为经表面包覆处理的抗氧化型铜粉。

9、优选地，所述玻璃粉的热膨胀系数与陶瓷基体的热膨胀系数之差不超过2×10-6/℃；所述玻璃粉为bao-b2o3-sio2体系玻璃粉或zno-b2o3-sio2体系玻璃粉，软化点为500～700℃。

10、优选地，所述陶瓷辅料选自钛酸钙、氧化铝、氧化锆中的至少一种；所述有机载体由乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛和乙酸丁酯中的一种或多种组成。

11、优选地，步骤s2之前还包括陶瓷基体预处理步骤，具体为：对所述陶瓷基体的表面进行打磨，使其表面粗糙度ra达到0.2～0.8 μm；随后用去离子水超声清洗5～15 min，干燥后备用。

12、优选地，步骤s2采用丝网印刷工艺，丝网材质为不锈钢，目数为200～400目，印刷速度为0.1～0.2 m/s，印刷厚度为15～40 μm。

13、优选地，步骤s3具体为将印刷后的陶瓷基体在100～250℃下烘干5～10 min。

14、优选地，步骤s4具体为：将烘干后的陶瓷基体置于烧结炉中，在10～550 ppm氧气的氮气气氛中，于550～850℃烧结20～90 min，形成铜电极陶瓷介质天线。

15、优选地，实施完所述步骤s4之后还包括：

16、s5、对烧结后的铜电极陶瓷介质天线进行质量检测，筛选出合格品；

17、s6、对所述合格品依次进行清洁、干燥、包装和标识。

18、本发明还提供一种铜电极陶瓷介质天线，其特征在于，采用权利要求1～11任一项所述方法制备而成。

19、优选地，所述铜电极与陶瓷基体的拉拔力≥15 n/mm2，方块电阻≤9.0×10-3ω/□，电阻率≤2.0×10-8ω·m。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

21、本发明通过浆料配方与金属化工艺的协同配合，构建了从制浆储存到烧结成型的全过程双重防氧化体系，具有以下有益效果：1. 低电阻率。双粒径铜粉分级配比使膜层在较低烧结温度下即可实现充分的冶金结合，形成致密导电网络，所得铜电极方块电阻≤9.0×10-3ω/□，电学性能接近银电极水平。2. 高附着力。热匹配玻璃粉在基体界面形成机械锚固结构，陶瓷辅料作为刚性骨架抑制收缩失配，共同保障铜电极拉拔力≥15 n/mm2，保障铜电极结合力这一关键指标。3. 全程防氧化保护。噻二唑类抗氧化剂凭借双杂原子强配位效应，在低用量下即可形成完整保护膜，覆盖制浆至烘干的全过程；配合微氧氮气气氛的精确控制，在烧结阶段实现铜粉防氧化与有机物充分排除的精准平衡。4. 批次一致性优异。通过定量化的配方设计和精细化的工艺参数控制，消除了单一防氧化手段因保护层局部破损而引发的批次波动，显著提升产品良率与可靠性。5. 成本优势显著。以铜替代贵金属银，在实现同等电学性能的同时大幅降低电极材料成本，为陶瓷介质天线的规模化、低成本生产提供了可行路径。

1.一种铜电极陶瓷介质天线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种铜电极陶瓷介质天线的制备方法，其特征在于，步骤s1中，按重量份数计，所述铜电极浆料的原料包括：铜粉60～70份、玻璃粉5～15份、陶瓷辅料1～3份、抗氧化剂1～5份、有机载体15～25份。

3.根据权利要求1或2所述的一种铜电极陶瓷介质天线的制备方法，其特征在于，所述抗氧化剂为噻二唑类化合物；所述噻二唑类化合物为2,5－二巯基-1,3,4-噻二唑、2-氨基-5-甲基-1,3,4-噻二唑、2-巯基-5-甲基-1,3,4-噻二唑中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的一种铜电极陶瓷介质天线的制备方法，其特征在于，所述铜粉由粒径d50≤0.5μm的第一铜粉与粒径d50为1.0～3.0μm的第二铜粉按重量比2:10～3:10混合而成；所述第一铜粉和所述第二铜粉均为经表面包覆处理的抗氧化型铜粉。

5.根据权利要求2所述的一种铜电极陶瓷介质天线的制备方法，其特征在于，所述玻璃粉的热膨胀系数与陶瓷基体的热膨胀系数之差不超过2×10-6/℃；所述玻璃粉为bao-b2o3-sio2体系玻璃粉或zno-b2o3-sio2体系玻璃粉，软化点为500～700℃。

6.根据权利要求2所述的一种铜电极陶瓷介质天线的制备方法，其特征在于，所述陶瓷辅料选自钛酸钙、氧化铝、氧化锆中的至少一种；所述有机载体由乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛和乙酸丁酯中的一种或多种组成。

7.根据权利要求1所述的一种铜电极陶瓷介质天线的制备方法，其特征在于，步骤s2之前还包括陶瓷基体预处理步骤，具体为：对所述陶瓷基体的表面进行打磨，使其表面粗糙度ra达到0.2～0.8 μm；随后用去离子水超声清洗5～15 min，干燥后备用。

8.根据权利要求7所述的一种铜电极陶瓷介质天线的制备方法，其特征在于，步骤s2采用丝网印刷工艺，丝网材质为不锈钢，目数为200～400目，印刷速度为0.1～0.2 m/s，印刷厚度为15～40 μm；步骤s3具体为将印刷后的陶瓷基体在100～250℃下烘干5～10 min；步骤s4具体为，将烘干后的陶瓷基体置于烧结炉中，在10～550 ppm氧气的氮气气氛中，于550～850℃烧结20～90 min，形成铜电极陶瓷介质天线。

9.根据权利要求1所述的一种铜电极陶瓷介质天线的制备方法，其特征在于，实施完所述步骤s4之后还包括：

10.一种铜电极陶瓷介质天线，其特征在于，采用权利要求1～11任一项所述方法制备而成，所述铜电极与陶瓷基体的拉拔力≥15 n/mm2，方块电阻≤9.0×10-3ω/□，电阻率≤2.0×10-8ω·m。