CN113314268B - 一种5g陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子材料技术领域，公开了一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆及其制备方法，通过高速离心法制得银浆，所制备出的喷涂型银浆按质量份计包括：片状银粉60‑80份、MXene悬浮液20‑30份、水溶性树脂0‑10份。本发明提供的一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆及其制备方法，通过引入MXene悬浮液作为银浆的溶剂，银粉能够在MXene表面附着从而抑制沉降，能够替代传统银浆制备原料中的防沉剂，MXene本身具有极佳的电导性，与银粉复合，可作为任何形状的物品的屏蔽层，银粉的高导电特性进一步提高了复合浆料的电磁特性，品质因数可达2600，银浆制备过程中，仅采用水作为单一溶剂，挥发后，对环境无任何危害，更加环保。

Description

一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆及其制备方法

技术领域

本发明专利涉及电子材料技术领域，具体而言，涉及一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆及其制备方法。

背景技术

介质谐振器是制作各种微波器件(如双工器、介质滤波器等)的关键器件，在移动通信领域和卫星通信方面有着广泛的应用。介质谐振器具备选频功能，在通信基站中可以利用介质谐振器构成介质滤波器来执行特定频率信号的过滤和选择。随着通信技术的发展，人们对这些器件性能提出了更高的要求。陶瓷介质滤波器体积小、成型工艺简单，近年来在5G通讯中受到欢迎。5G陶瓷介质滤波器的制备工艺流程主要包括配料、造粒、干压成型、烧结、金属化等。目前对陶瓷介质滤波器的性能改进研究主要集中在陶瓷材料的遴选和瓷体几何结构的优化，在金属化工艺方面的研究较少，但金属化工艺对滤波器，尤其是加载腔体谐振器的性能，如品质因数、可靠性、焊接性能等影响较大。金属化工艺是陶瓷滤波器全制程中起到承上启下的环节，决定陶瓷滤波器是否能大批量生产。金属化工艺很多，如电镀、化学沉积、真空溅射等方式，这些金属化工艺企业都有研究，但均尚待在完善。目前工业上普遍应用的是烧银工艺，即在陶瓷滤波器表面涂布一层银浆，然后烘干、高温烧结，这样，陶瓷滤波器表面就覆盖了一层银膜。烧银工艺中涂布银浆的方式主要有喷银、浸银、丝网印刷、注银等四种工艺，喷银工艺由于其工艺简单，膜层均匀和膜厚稳定而越来越受到各大滤波器厂家的青睐。

喷涂型银浆是利用喷枪将银浆喷涂在滤波器瓷体基材表面，通过干燥、烧结，使瓷体表层覆盖一层银膜导电层。现有技术中，银浆的制备常利用微米级银粉做导电颗粒，利用乙基纤维素等树脂类做有机载体，利用有机溶剂溶解，并辅以防沉剂、黏结剂、添加剂等辅助材料，这些材料多为绝缘材料，所制备出的浆料其性能存在品质因数不高，且具有毒性，挥发后对环境不友好，不符合当今社会绿色发展的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆及其制备方法，利用MXene悬浮液作为银浆的溶剂及防沉剂，由于MXene本身导电且具有良好的电磁特性，与银粉联用，制备出的银浆具有较高的品质因数，制备过程中直接用水作为溶剂，溶剂挥发后无毒性，对环境友好。

本发明是这样实现的，一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆的制备方法，包括如下具体步骤：

S1：将片状银粉、水溶性树脂放入玻璃容器内，加入MXene悬浮液，以恒温水浴加热搅拌混匀，使银粉、MXene固体及树脂形成均匀浊液；

S2：待水溶性树脂完全溶解后，转移混合液至高速离心机进行离心，离心过程转速5000-8000rpm，时间5-30min；

S3：取离心后上层浊液，再次离心，收集离心后的沉淀物，重复该步骤数次至离心后无沉淀，以上步骤目的在于滤出游离银粉，提高最终银浆的均一性，进一步提高银浆品质；

S4：取离心后的混合液再次离心，离心速度3500-4000rpm，时间60-120min，低速离心进一步提高银浆均一性；

S5：将水溶性树脂粉体添加入水中，配制水溶性树脂均相溶液作为粘度调节剂；

S6：将银浆主料转移至聚四氟乙烯容器内进行机械搅拌，逐滴加入粘度调节剂，调整银浆粘度制得5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆。

进一步地，在S1中，所述搅拌方式为磁力搅拌，搅拌速度为300-500rpm，加热温度为40-60℃。

进一步地，在S2-S4中，所述高速离心采用冷冻离心，离心速度为3500-5000 rpm，离心温度为5-10℃。

进一步地，在S5中，所述粘度调节剂采用水溶性树脂溶解于超纯水中预先配制成均相溶液，所述均相溶液粘度为25℃下20-30Pa·s。

进一步地，在S6中，所述银浆的粘度调整为25℃下5-10Pa·s。

进一步的，一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆，按质量份计包括：片状银粉60-80份、MXene悬浮液20-30份、水溶性树脂0-10份。

进一步地，所述片状银粉的粒径为200-400目，厚度为100-500纳米。

进一步地，所述水溶性树脂为水溶性酚醛树脂、水溶性氨基树脂、水溶性丙烯酸酯树脂、水溶性聚酰胺树脂中的一种或几种。

进一步地，所述MXene悬浮液中MXene固体含量为1-10g/L。

进一步地，所述MXene悬浮液中MXene固体的粒径为1-3微米，层数为1-5 层，单层厚度为100-500纳米。

作用机理

MXene是一类新型的二维片状材料，其本身具有优异的导电性、良好的成膜性和柔韧性，广泛应用于制备高性能的电磁屏蔽膜，但MXene独特的二维片层结构使其极易形成大量堆叠，缩短片层的层间间距，使电磁波在膜内的传输路径变短，反射次数减少，减弱了对电磁波的损耗，而片状银粉的加入能够增加层间距，在微观上，由于二维材料表面能的作用，片状银粉会与临近MXene片层贴合，并使多个MXene片层之间的层间距增加，从而提高了电磁波在膜内的反射次数，增加了电磁能的损耗。

此外，水溶性树脂在溶解后在复合浆料内部络合形成三维网络框架，形成微观层面上的束缚网络，防止银粉与MXene片层的沉降，保证浆料的均一性，进一步的，树脂与陶瓷介质表面具有良好亲和力，能够使成膜后的银浆与陶瓷介质之间具有更好的粘附力及平整度。

与现有技术相比，本发明提供的一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆及其制备方法具有如下有益效果：

1、本发明提供的一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆及其制备方法，通过引入MXene悬浮液作为银浆的溶剂，由于MXene片层在水中具有良好的分散性，银粉能够在MXene表面附着从而抑制沉降，能够替代传统银浆制备原料中的防沉剂，减少了添加剂的使用，降低了成本。

2、进一步地，MXene本身具有极佳的电导性及在无支撑薄膜中电磁波能在 MXene薄片中多重内反射，因而MXene与银粉复合，因其机械柔和性及易于涂层的能力使其可作为任何形状的物品的屏蔽层，同时还保全着其高电磁干扰屏蔽性能，试验数据表明，厚度为10微米的MXene涂层，其在特定频段的屏蔽效能可达60dB(屏蔽99.999999％以上的电磁波)，而银粉的高导电特性进一步提高了复合浆料的电磁特性，品质因数可达2600。

3、银浆制备过程中，仅采用水作为单一溶剂，浆料在喷涂后易于干燥固化成型，且水作为溶剂挥发后，对环境无任何危害，使银浆在制备及使用过程中都更加环保、无害。

附图说明

图1为本发明提出的MXene悬浮液的宏观示意图；

图2为本发明提出的MXene固体的微观电镜图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆的制备方法，包括如下具体步骤：

S1：将片状银粉、水溶性树脂放入玻璃容器内，加入MXene悬浮液，以恒温水浴加热搅拌混匀；

S2：待水溶性树脂完全溶解后，转移混合液至高速离心机进行离心，离心过程转速5000rpm，时间5min；

S3：取离心后上层浊液，再次离心，收集离心后的沉淀物，重复该步骤数次至离心后无沉淀；

S4：取离心后的混合液再次离心，离心速度3500rpm，时间60min；

S5：将水溶性树脂粉体添加入水中，配制水溶性树脂均相溶液作为粘度调节剂；

S6：将银浆主料转移至聚四氟乙烯容器内进行机械搅拌，逐滴加入粘度调节剂，调整银浆粘度制得5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆。

在本实施例中，在S1中，搅拌方式为磁力搅拌，搅拌速度为300rpm，加热温度为40℃。

在本实施例中，在S2-S4中，高速离心采用冷冻离心，离心温度为10℃。

在本实施例中，在S5中，粘度调节剂采用水溶性树脂溶解于超纯水中预先配制成均相溶液，所述均相溶液粘度为25℃下30Pa·s。

在本实施例中，在S6中，所述银浆的粘度调整为25℃下5Pa·s。

在本实施例中，一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆，按质量份计包括：片状银粉60份、MXene悬浮液30份、水溶性树脂10份。

在本实施例中，片状银粉的粒径为200目，厚度为500纳米。

在本实施例中，水溶性树脂为水溶性酚醛树脂。

在本实施例中，MXene悬浮液中MXene固体含量为1g/L。

在本实施例中，MXene悬浮液中MXene固体的粒径为3微米，层数为5层，单层厚度为500纳米。

实施例2

一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆的制备方法，包括如下具体步骤：

S1：将片状银粉、水溶性树脂放入玻璃容器内，加入MXene悬浮液，以恒温水浴加热搅拌混匀；

S2：待水溶性树脂完全溶解后，转移混合液至高速离心机进行离心，离心过程转速5000rpm，时间5min；

S3：取离心后上层浊液，再次离心，收集离心后的沉淀物，重复该步骤数次至离心后无沉淀；

S4：取离心后的混合液再次离心，离心速度3500rpm，时间60min；

S5：将水溶性树脂粉体添加入水中，配制水溶性树脂均相溶液作为粘度调节剂；

S6：将银浆主料转移至聚四氟乙烯容器内进行机械搅拌，逐滴加入粘度调节剂，调整银浆粘度制得5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆。

在本实施例中，在S1中，搅拌方式为磁力搅拌，搅拌速度为300rpm，加热温度为40℃。

在本实施例中，在S2-S4中，高速离心采用冷冻离心，离心温度为10℃。

在本实施例中，在S5中，粘度调节剂采用水溶性树脂溶解于超纯水中预先配制成均相溶液，所述均相溶液粘度为25℃下30Pa·s。

在本实施例中，在S6中，所述银浆的粘度调整为25℃下5Pa·s。

在本实施例中，一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆，按质量份计包括：片状银粉70份、MXene悬浮液30份、水溶性树脂0份。

在本实施例中，片状银粉的粒径为400目，厚度为200纳米。

在本实施例中，水溶性树脂为水溶性酚醛树脂与水溶性。

在本实施例中，MXene悬浮液中MXene固体含量为5g/L。

在本实施例中，MXene悬浮液中MXene固体的粒径为1微米，层数为5层，单层厚度为200纳米。

实施例3

一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆的制备方法，包括如下具体步骤：

S1：将片状银粉、水溶性树脂放入玻璃容器内，加入MXene悬浮液，以恒温水浴加热搅拌混匀；

S2：待水溶性树脂完全溶解后，转移混合液至高速离心机进行离心，离心过程转速5000rpm，时间5min；

S3：取离心后上层浊液，再次离心，收集离心后的沉淀物，重复该步骤数次至离心后无沉淀；

S4：取离心后的混合液再次离心，离心速度3500，时间60min；

S5：将水溶性树脂粉体添加入水中，配制水溶性树脂均相溶液作为粘度调节剂；

S6：将银浆主料转移至聚四氟乙烯容器内进行机械搅拌，逐滴加入粘度调节剂，调整银浆粘度制得5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆。

在本实施例中，在S1中，搅拌方式为磁力搅拌，搅拌速度为300rpm，加热温度为40℃。

在本实施例中，在S2-S4中，高速离心采用冷冻离心，离心温度为10℃。

在本实施例中，在S5中，粘度调节剂采用水溶性树脂溶解于超纯水中预先配制成均相溶液，所述均相溶液粘度为25℃下30Pa·s。

在本实施例中，在S6中，所述银浆的粘度调整为25℃下8Pa·s。

在本实施例中，一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆，按质量份计包括：片状银粉70份、MXene悬浮液20份、水溶性树脂10份。

在本实施例中，片状银粉的粒径为400目，厚度为200纳米。

在本实施例中，水溶性树脂为水溶性酚醛树脂、水溶性丙烯酸酯树脂按质量份50:50混合而成。

在本实施例中，MXene悬浮液中MXene固体含量为1g/L。

在本实施例中，MXene悬浮液中MXene固体的粒径为1微米，层数为5层，单层厚度为200纳米。

实施例4

一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆的制备方法，包括如下具体步骤：

S1：将片状银粉、水溶性树脂放入玻璃容器内，加入MXene悬浮液，以恒温水浴加热搅拌混匀；

S2：待水溶性树脂完全溶解后，转移混合液至高速离心机进行离心，离心过程转速5000rpm，时间5min；

S3：取离心后上层浊液，再次离心，收集离心后的沉淀物，重复该步骤数次至离心后无沉淀；

S4：取离心后的混合液再次离心，离心速度3500rpm，时间60min；

S5：将水溶性树脂粉体添加入水中，配制水溶性树脂均相溶液作为粘度调节剂；

S6：将银浆主料转移至聚四氟乙烯容器内进行机械搅拌，逐滴加入粘度调节剂，调整银浆粘度制得5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆。

在本实施例中，在S1中，搅拌方式为磁力搅拌，搅拌速度为300rpm，加热温度为40℃。

在本实施例中，在S2-S4中，高速离心采用冷冻离心，离心温度为10℃。

在本实施例中，在S5中，粘度调节剂采用水溶性树脂溶解于超纯水中预先配制成均相溶液，所述均相溶液粘度为25℃下30Pa·s。

在本实施例中，在S6中，所述银浆的粘度调整为25℃下10Pa·s。

在本实施例中，一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆，按质量份计包括：片状银粉60份、MXene悬浮液30份、水溶性树脂10份。

在本实施例中，片状银粉的粒径为400目，厚度为200纳米。

在本实施例中，水溶性树脂为水溶性酚醛树脂、水溶性丙烯酸酯树脂、水溶性聚酰胺树脂按质量份40:30:30混合而成。

在本实施例中，MXene悬浮液中MXene固体含量为1g/L。

在本实施例中，MXene悬浮液中MXene固体的粒径为1微米，层数为5层，单层厚度为200纳米。

试验例

通过试验检测出银浆在不同条件下的相关性能指标，得出表1。

表1

注：膜厚差异度是指最大膜厚-最小膜厚的差除以平均膜厚的百分比

对比例是传统5G陶瓷介质滤波器银浆，其屏蔽效能、品质因数、拉力、膜面平整性、膜表面形态都不理想。

通过试验验证结果表明，银粉与MXene的复合浆料具有良好电磁屏蔽效能，各实施例中均可达30dB(屏蔽99.999％的电磁波)以上，且具有较高的品质因数(2000以上)；此外，银粉比例的提高有利于屏蔽效能和品质因数，但对银膜的强度及外观平整度有负面影响；而水溶性树脂的存在能够提高银膜的强度和膜面的平整性，但由于其绝缘特性，会一定程度上降低银浆的屏蔽效能和品质因数，因而，综合考虑银粉、MXene及水溶性树脂的比例对制备处高性能的银浆具有重要影响。

结合试验结果，参照图1-2，实施例4为本发明的较佳实施例。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

S1：将片状银粉、水溶性树脂放入玻璃容器内，加入MXene悬浮液，以恒温水浴加热搅拌混匀；

S2：待水溶性树脂完全溶解后，转移混合液至高速离心机进行离心，离心过程转速5000-8000 rpm，时间5-30 min；

S3：取离心后上层浊液，再次离心，收集离心后的沉淀物，重复该步骤数次至离心后无沉淀；

S4：取离心后的混合液再次离心，离心速度3500-4000 rpm，时间60-120 min，获得银浆主料；

S5：将水溶性树脂粉体添加入水中，配制水溶性树脂均相溶液作为粘度调节剂；

S6：将银浆主料转移至聚四氟乙烯容器内进行机械搅拌，逐滴加入粘度调节剂，调整银浆粘度制得5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆。

2.如权利要求1所述的一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆的制备方法，其特征在于，在S1中，所述搅拌方式为磁力搅拌，搅拌速度为300-500 rpm，加热温度为40-60 ℃。

3.如权利要求2所述的一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆的制备方法，其特征在于，在S2-S4中，所述高速离心机是采用冷冻离心法进行固液分离，离心温度为5-10 ℃。

4.如权利要求3所述的一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆的制备方法，其特征在于，在S5中，所述粘度调节剂采用水溶性树脂溶解于超纯水中预先配制成均相溶液，所述均相溶液粘度为25 ℃下20-30 Pa· s。

5.如权利要求4所述的一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆的制备方法，其特征在于，在S6中，所述银浆的粘度调整为25 ℃下5-10 Pa· s。

6.一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆，由权利要求1-5任一项所述的一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆的制备方法所制备得到，其特征在于，所述喷涂型银浆按质量份计包括：片状银粉60-80份、MXene悬浮液20-30份、水溶性树脂0-10份。

7.如权利要求6所述的一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆，其特征在于，所述片状银粉的粒径为200-400目，厚度为100-500 纳米。

8.如权利要求7所述的一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆，其特征在于，所述水溶性树脂为水溶性酚醛树脂、水溶性氨基树脂、水溶性丙烯酸酯树脂、水溶性聚酰胺树脂中的一种或几种。

9.如权利要求8所述的一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆，其特征在于，所述MXene悬浮液中MXene固体含量为1-10 g/L。

10.如权利要求9所述的一种5G陶瓷介质滤波器用喷涂型银浆，其特征在于，所述MXene悬浮液中MXene固体的粒径为1-3微米，层数为1-5层，单层厚度为100-500纳米。

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