CN114520064A

CN114520064A - 通用于5g陶瓷滤波器面浆和孔浆的银浆及其制备和应用

Info

Publication number: CN114520064A
Application number: CN202210097653.0A
Authority: CN
Inventors: 陈小龙; 武会达; 张成超; 刘洁; 廖飞
Original assignee: Shanghai Yinjiang Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Yinjiang Technology Co ltd
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2022-05-20
Anticipated expiration: 2042-01-27
Also published as: CN114520064B

Abstract

本发明公开了一种通用于5G陶瓷滤波器面浆和孔浆的银浆及其制备和应用，该银浆包含：混合浆料和稀释剂；混合浆料含有以下重量百分数的组分：75~85%银粉、0.5~3%玻璃粉、0.5~2%烧结助剂、5~20%树脂和1~5%有机溶剂；稀释剂选自丁基卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇、醇酯十二和二乙二醇丁醚中的任意一种。其中，银粉含有以下重量百分数的组分：40~55%粗颗粒银粉、35~40%中颗粒银粉和10~25%细颗粒银粉；粗颗粒银粉的粒径为1.6~2.0μm，中颗粒银粉的粒径为0.8~1.2μm，细颗粒银粉的粒径为0.2~0.6μm。本发明的银浆同时具备灌浆和面浆的形式，能够用于制作5G陶瓷基座滤波器。

Description

通用于5G陶瓷滤波器面浆和孔浆的银浆及其制备和应用

技术领域

本发明涉及一种陶瓷基座滤波器用电极银浆，具体涉及一种通用于5G陶瓷滤波器面浆和孔浆的银浆及其制备和应用。

背景技术

随着5G通信、物联网等新技术的推广和普及，5G基站的建设和和需求呈现指数增长，而滤波器作为5G基站里的射频单元的核心器件之一，也将迎来蓬勃发展。陶瓷滤波器经过直流高压极化后具有压电效应，其起到滤波的作用。相比较于金属腔体滤波器和塑料滤波器，陶瓷滤波器具备高介电常数、高Q值、低损耗、体积小、重量轻、成本低、抗温漂性能好等特点，是未来5G滤波器市场的主要产品。

5G陶瓷滤波器的制备过程为：配料→混料→烘干→预烧→造粒→压型→CNC加工→烧结→磨削→金属化(用AS系列印刷银浆、贯孔银浆、浸渍银浆或者喷涂银浆进行金属化)→电镀→激光电极→SPAN机加电极→清洗烘干→组装等。其中，电极浆料作为陶瓷基座滤波器的关键原材料之一，也亟需与陶瓷基座滤波器配套发展，从而进一步加快陶瓷基座滤波器的实际应用。

目前，市场上的5G银浆主要分为为面浆和灌浆两种，面浆用于喷涂在5G陶瓷基座的表面，而灌浆则用于则是喷涂在陶瓷孔道的内壁上，对于陶瓷基座的表面和陶瓷孔道的内壁的银浆有不同的要求，两者的流平行要求和触变性不同，而目前现有的浆料很难将触变值调整到同时满足面浆和灌浆的要求，基本上都是面浆或灌浆的单独使用，很难做到一个银浆配方可以同时兼顾面浆和灌浆的使用要求，这不仅极大的限制了5G陶瓷基座滤波器的实际使用和发展，增加了实际的使用成本，同时也增加了银浆的开发成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种通用于5G陶瓷滤波器面浆和孔浆的银浆及其制备和应用，解决了现有浆料难以同时满足灌浆和面浆的要求，该银浆同时具备灌浆和面浆的形式，触变值为4～6.5，且附着力和润湿角较大，且粘度适宜，能够同时满足灌浆和面浆喷涂要求，能够用于制作5G陶瓷基座滤波器。

为了达到上述目的，本发明提供了一种通用于5G陶瓷滤波器面浆和孔浆的银浆，该银浆包含：混合浆料和稀释剂；其中，所述混合浆料以下重量百分数的组分：75～85％银粉、0.5～3％玻璃粉、0.5～2％烧结助剂、5～20％树脂和1～5％有机溶剂；所述稀释剂选用丁基卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇、醇酯十二和二乙二醇丁醚中的任意一种；所述稀释剂用于控制银浆的固含量为79～83％。选择的稀释剂的一方面要具有溶解组分中的树脂的能力，降低银浆粘度，调节银浆的流动性，改善生产工艺，另一方面后期浆料烘干后干膜强度不能造成影响。

其中，所述银粉含有以下重量百分数的组分：40～55％粗颗粒银粉、35～40％中颗粒银粉和10～25％细颗粒银粉；所述粗颗粒银粉的粒径为1.6～2.0μm，所述中颗粒银粉的粒径为0.8～1.2μm，所述细颗粒银粉的粒径为0.2～0.6μm；所述玻璃粉为采用高软化点玻璃体系和低软化点玻璃体系按质量比1:1配比组合的玻璃体系，该高软化点玻璃粉的软化点为460±10℃，低软化点玻璃粉的软化点为380±10℃；所述烧结助剂选用氧化锌、氧化铋和氧化铜中任意一种或两种以上；所述树脂选用丙烯酸树脂、乙基纤维素和松香改性酚醛树脂中任意两种以上；所述有机溶剂选用酯类、醇类和脂肪烃中任意一种或两种以上。

本发明的银浆，其选用高软化点玻璃体系和低软化点玻璃体系组合，在保证玻璃体系总体占比不变的情况下，高软化点玻璃体系和低软化点玻璃体系的比例会影响浆料在烧结过程的软化点窗口，尤其是高低软化点比例为1：1时，玻璃粉软化点窗口较宽。

优选地，所述混合浆料以下重量百分数的组分：80％银粉、1.5～2％玻璃粉、0.5～1％烧结助剂、13～13.5％树脂和3～4％有机溶剂。

更优选地，所述混合浆料以下重量百分数的组分：80％银粉、1.5％玻璃粉、1％烧结助剂、13.5％树脂和4％有机溶剂。

优选地，所述粗颗粒银粉的比表面积为0.3～0.5m²/g，所述中颗粒银粉的比表面积为0.9～1.4m²/g，所述细颗粒银粉的比表面积为1.3～2.2m²/g。

优选地，所述银粉以下重量百分数的组分：40％粗颗粒银粉、40％中颗粒银粉和20％细颗粒银粉。

优选地，所述玻璃体系选用Zn-Bi-Si玻璃粉体系。

优选地，所述有机溶剂选用松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯的组合。

优选地，所述玻璃粉的粒径为0.6～1.8μm。

优选地，所述电极银浆的各组分需经过研磨且颗粒尺寸过250目筛。

本发明的另一目的是提供一种所述的银浆的制备方法，该制备方法包含：将重量百分数为75～85％银粉、0.5～3％玻璃粉、0.5～2％烧结助剂、5～20％树脂和1～5％有机溶剂的原料在转速40RPM、温度<35℃的条件下进行搅拌，得到混合原料；将所述的混合原料在转速200RPM、温度<30℃的条件下研磨，获得细度<2.5μm的混合原料颗粒；将所述混合原料颗粒过250目筛，并通过稀释剂进行调粘度处理，得到电极银浆。

本发明的另一目的是提供一种由所述的银浆作为面浆和孔浆制作的5G陶瓷基座滤波器。

本发明的通用于5G陶瓷滤波器面浆和孔浆的银浆及其制备和应用，解决了现有浆料难以同时满足灌浆和面浆的要求，具有以下优点：

(1)本发明的电极银浆，为灌浆和面浆二合一通用的电极银浆，触变值为4～6.5，附着力能够达到78N，润湿角能够达到30度，且粘度适宜，能够同时满足灌浆和面浆喷涂要求，减少客户因灌浆和面浆分开使用的设备成本、生产成本以及人力成本；

(2)本发明通过将玻璃粉、有机载体和助剂先混合形成玻璃浆料，有利于质量占比较小的载体和助剂充分混合均匀，然后再将银粉加入混合，可有效控制银粉表面均匀包裹浆料，制备的电极银浆具有较高的附着力和焊接性，可拉丝，同时烧结后表面更加光滑平整；

(3)本发明的电极银浆，在具有灌浆和面浆合二为一的电极银浆的同时，同时具备高Q值、低损耗以及成本低等优点。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种通用于5G陶瓷滤波器面浆和孔浆的银浆，其制备方法包含以下步骤：

(1)根据以下重量百分比的组分配比：80％银粉、1.5％玻璃粉、1％烧结助剂、13.5％树脂和4.0％有机溶剂，各组份的重量百分比之和为100％。

其中，银粉包含以下重量百分数的组分：40％粗颗粒银粉、40％中颗粒银粉和20％细颗粒银粉；粗颗粒银粉、中颗粒银粉和细颗粒银粉与实施例1的相同，只是含量不同。

玻璃粉选用高软化点(460±10℃)玻璃体系和低软化点(380±10℃)玻璃体系按质量比1:1的比例组合的ZnO-Bi₂O₃-SiO₂玻璃体系，玻璃粉的粒径为0.6～1.8μm。玻璃粉所选用的体系为Zn-Bi-Si体系，其中三种氧化物ZnO、Bi₂O₃和SiO₂在银浆中的质量百分比分别为0.5％、0.6％、0.4％，其总量为1.5％。

烧结助剂也选用氧化锌、氧化铋和氧化铜的组合，与实施例1不同的是三种氧化物在银浆中的质量百分比分别为0.3％、0.5％、0.2％，其总量为1.0％。

树脂也选用丙烯酸树脂、乙基纤维素和松香改性酚醛树脂的组合，与实施例1不同的是三种组分在银浆中的质量百分比分别为5％、3.0％、5.5％，其总量为13.5％。

有机溶剂选用松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯的组合，与实施例1不同的是三种组分在银浆中的质量百分比分别为2％、1％、1％，其总量为4.0％。

(2)将按重量百分数配好的玻璃粉、烧结助剂、树脂和有机溶剂混合形成玻璃浆料，然后再加入银粉混合，在转速40RPM、温度<35℃的条件下，混合后搅拌30min；

(3)将上述步骤(2)中得到的混合原料在三辊机上进行研磨，其研磨条件为转速200RPM、温度<30℃，辊的间距逐步收缩，研磨次数12次，细度<2.5μm；

(4)研磨完成后，过250目滤网(过滤浆料中的大粒径颗粒，防止在喷涂浆料过程中堵塞喷头)，并进行调粘度处理，可通过加入稀释剂丁基卡必醇醋酸酯进行调整，而粘度的高低影响浆料的固含量，导致附着力和Q值的波动，高附着力能够满足银浆与陶瓷胚体结合紧密，Q值越高，通频带越窄，电路选择性越好，能够实现更好的滤波功能，同时Q值越大，滤波器插损越低，因此通过加入的稀释剂丁基卡必醇醋酸酯控制固含量在79～83％，得到电极银浆。

对比例1

(1)根据以下重量百分比的组分配比：80％银粉、2％玻璃粉、1％烧结助剂、13％树脂和4％有机溶剂，各组份的重量百分比之和为100％。

其中，银粉包含以下重量百分数的组分：40％粗颗粒银粉、35％中颗粒银粉和25％细颗粒银粉；粗颗粒银粉的粒径为1.6～2.0μm，且比表面积为0.3～0.5m²/g；中颗粒银粉的粒径为0.8～1.2μm，且比表面积为0.9～1.4m²/g；细颗粒银粉的粒径为0.2～0.6μm，且比表面积为1.3～2.2m²/g。

玻璃粉选用高软化点(460±10℃)玻璃体系和低软化点(380±10℃)玻璃体系按质量比3：4组合的ZnO-Bi₂O₃-SiO₂玻璃体系，玻璃粉的粒径为0.6～1.8μm。本发明通过对不同玻璃体系的研究，测试比较Bi-B-Si-Zn、Bi-B-Si-Cu以及测试多种玻璃组合，通过实验对比发现将B去除后的Zn-Bi-Si玻璃体系的浆料强度、附着力、焊接效果及Q值等性能均有较大提升。而且，玻璃粉的粒径影响着银浆烧结后的拉力和附着力，发现：当粒径越小，玻璃软化越快，导致附着力和可焊性变弱，同时粒径过小容易导致比表面积过大易发生聚集；当粒径越大，粘度越低，容易使浆料的均匀性变差，烧结后附着力降低，拉力减小。因此，需要控制粒径在0.6～1.8μm。

玻璃粉所选用的体系为Zn-Bi-Si体系，其中三种氧化物ZnO、Bi₂O₃和SiO₂在银浆中的质量百分比分别为0.8％、0.6％、0.6％，其总量为2％。

烧结助剂选用氧化锌、氧化铋和氧化铜的组合，其中三种氧化物在银浆中的质量百分比分别为0.3％、0.4％、0.3％，其总量为1.0％。烧结助剂的添加可以有效的促使浆料烧结后形成致密层，而且其中的ZnO可以提高材料的可焊性，CuO的加入可以提高材料的耐焊性，Bi₂O₃的添加降低了浆料烧结温度。

树脂选用丙烯酸树脂、乙基纤维素和松香改性酚醛树脂的组合，三种组分在银浆中的质量百分比分别为6％、4％、3％，其总量为13％。

有机溶剂选用松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯的组合，三种组分在银浆中的质量百分比分别为2％、1％、1％，其总量为4％。

通过载体、树脂以及烧结助剂的合适配比，使浆料的触变值达到合理的范围能够同时满足面浆和孔浆的要求。

(2)同实施例1的步骤(2)；

(3)同实施例1的步骤(3)；

(4)同实施例1的步骤(4)。

对比例2

(1)根据以下重量百分比的组分配比：78.5％银粉、1.5％玻璃粉、1.2％烧结助剂、14％树脂和4.8％的有机溶剂，各组份的重量百分比之和为100％。

其中，银粉包含以下重量百分数的组分：34％粗颗粒银粉、33％中颗粒银粉和33％细颗粒银粉；粗颗粒银粉、中颗粒银粉和细颗粒银粉与实施例1的相同，只是含量不同。

玻璃粉选用高软化点(460±10℃)玻璃体系和低软化点(380±10℃)玻璃体系按质量比4:3的比例组合的ZnO-Bi₂O₃-SiO₂玻璃粉体系，玻璃粉的粒径为0.6～1.8μm。玻璃粉所选用的体系为Zn-Bi-Si体系，其中三种氧化物ZnO、Bi₂O₃和SiO₂在银浆中的质量百分比分别为0.4％、0.6％、0.5％，其总量为1.5％。

烧结助剂选用氧化锌、氧化铋和氧化铜的组合，其中三种氧化物在银浆中的质量百分比分别为0.4％、0.5％、0.3％，其总量为1.2％。

树脂选用丙烯酸树脂、乙基纤维素和松香改性酚醛树脂中的组合，三种组分在银浆中的质量百分比分别为5.5％、3.0％、5.5％，其总量为14％。

有机溶剂选用松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯的组合，三种组分在银浆中的质量百分比分别为2.4％、1.2％、1.2％，其总量为4.8％；

(2)同实施例1的步骤(2)；

(3)同实施例1的步骤(3)；

(4)同实施例1的步骤(4)。

实验例1性能测试

对本发明实施例及对比例制备的电极银浆进行相关性能测试，测试条件如下表1所示：

表1 本发明的电极银浆相关性能测试的条件

表2 本发明实施例及对比例的电极银浆的组分及含量

本发明实施例及对比例制备的性能测试的结果(参见表3)，具体如下：

本发明实施例1中的电极银浆，其附着力为78N、润湿角为30°、外观平整、粘度为3.97kcp、可拉丝、触变值为5.2、可焊性和耐焊性都合格的导电银浆。由于合适的粘度、触变值、附着力和润湿角，其同时具备灌浆和面浆形式应用于5G陶瓷基座滤波器的特性。

本发明对比例1中的电极银浆，其附着力为82N，润湿角为50°，外观平整，粘度为3.26kcp，可拉丝，触变值为4.53，可焊性和耐焊性都合格的导电银浆，能应用于5G陶瓷基座滤波器，但粘度较小，因此其不同时具备灌浆和面浆形式。

本发明对比例2中的电极银浆，其附着力为66N，润湿角为20°，外观平整，粘度为5.66kcp，可拉丝但较实施例1与对比例1相比，其拉丝变短，触变值为5.15，可焊性和耐焊性合格，能用于5G陶瓷基座滤波器，但是因其附着力和润湿角都偏小，因此其不同时具备灌浆和面浆形式。

表1 本发明实施例级对比例在不同配比的银浆的各性能参数

综上所述，本发明的电极银浆，通过对组分的选择及适合的配比，再通过银粉颗粒粒径大小的配比，制备的电极银浆附着力和焊接性好，可拉丝，烧结后外观平整，尤其是粗颗粒银粉、中颗粒银粉和细颗粒银粉的配比为40％：40％：20％时，再结合相应的玻璃粉体系、烧结助剂、树脂和有机溶剂的配合，具备同时可采用灌浆和面浆的形式，能够应用于5G陶瓷基座滤波器电极。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种通用于5G陶瓷滤波器面浆和孔浆的银浆，其特征在于，该银浆包含：混合浆料和稀释剂；其中，所述混合浆料以下重量百分数的组分：75~85%银粉、0.5~3%玻璃粉、0.5~2%烧结助剂、5~20%树脂和1~5%有机溶剂；所述稀释剂选用丁基卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇、醇酯十二和二乙二醇丁醚中的任意一种；所述稀释剂用于控制银浆的固含量为79~83%；

其中，所述银粉含有以下重量百分数的组分：40~55%粗颗粒银粉、35~40%中颗粒银粉和10~25%细颗粒银粉；所述粗颗粒银粉的粒径为1.6~2.0 μm，所述中颗粒银粉的粒径为0.8~1.2 μm，所述细颗粒银粉的粒径为0.2~0.6 μm；

所述玻璃粉为采用高软化点玻璃体系和低软化点玻璃体系按质量比1:1配比组合的玻璃体系，该高软化点玻璃粉的软化点为460±10℃，低软化点玻璃粉的软化点为380±10℃；

所述烧结助剂选用氧化锌、氧化铋和氧化铜中任意一种或两种以上；

所述树脂选用丙烯酸树脂、乙基纤维素和松香改性酚醛树脂中任意两种以上；

所述有机溶剂选用酯类、醇类和脂肪烃中任意一种或两种以上。

2.根据权利要求1所述的银浆，其特征在于，所述混合浆料以下重量百分数的组分：80%银粉、1.5~2%玻璃粉、0.5~1%烧结助剂、13~13.5%树脂和3~4%有机溶剂。

3.根据权利要求1所述的银浆，其特征在于，所述粗颗粒银粉的比表面积为0.3~0.5 m²/g，所述中颗粒银粉的比表面积为0.9~1.4 m²/g，所述细颗粒银粉的比表面积为1.3~2.2 m²/g。

4.根据权利要求1所述的银浆，其特征在于，所述银粉以下重量百分数的组分：40%粗颗粒银粉、40%中颗粒银粉和20%细颗粒银粉。

5.根据权利要求1所述的银浆，其特征在于，所述玻璃体系选用Zn-Bi-Si玻璃粉体系。

6.根据权利要求1所述的银浆，其特征在于，所述有机溶剂选用松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯的组合。

7.根据权利要求1所述的银浆，其特征在于，所述玻璃粉的粒径为0.6~1.8 μm。

8.根据权利要求1所述的银浆，其特征在于，所述电极银浆的各组分需经过研磨且颗粒尺寸过250目筛。

9.一种如权利要求1-8中任意一项所述的银浆的制备方法，其特征在于，该制备方法包含：

将重量百分数为75~85%银粉、0.5~3%玻璃粉、0.5~2%烧结助剂、5~20%树脂和1~5%有机溶剂的原料在转速40 RPM、温度<35℃的条件下进行搅拌，得到混合原料；

将所述的混合原料在转速200 RPM、温度<30℃的条件下研磨，获得细度<2.5μm的混合原料颗粒；

将所述混合原料颗粒过250目筛，并通过稀释剂进行调粘度处理，得到电极银浆。

10.一种由权利要求1-8中任意一项所述的银浆作为面浆和孔浆制作的5G陶瓷基座滤波器。