O的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可低溫燒結(jié)的溫度穩(wěn)定型低介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷Bi2MgW5O19及其制備方法。（1）將純度為99.9%（重量百分比）以上的Bi2O3、MgO和WO3的原始粉末按Bi2MgW5O19的組成稱量配料；（2）將步驟（1）原料濕式球磨混合12小時，球磨介質(zhì)為蒸餾水，烘干后在800℃大氣氣氛中預燒6小時；（3）在步驟（2）制得的粉末中添加粘結(jié)劑并造粒后，再壓制成型，最后在850~880℃大氣氣氛中燒結(jié)4小時；所述的粘結(jié)劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇的添加量占粉末總質(zhì)量的3%。本發(fā)明制備的陶瓷在850-880℃燒結(jié)良好，介電常數(shù)達到25.4～26.3，其品質(zhì)因數(shù)Qf值高達57000-66000GHz，諧振頻率溫度系數(shù)小，在工業(yè)上有著極大的應用價值。
【專利說明】可低溫燒結(jié)的低介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷BisMgWsOw

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及介電陶瓷材料，特別是涉及用于制造微波頻率使用的陶瓷諧振器與濾 波器等微波元器件的介電陶瓷材料及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 微波介電陶瓷是指應用于微波頻段(主要是UHF和甜F頻段)電路中作為介質(zhì)材料 并完成一種或多種功能的陶瓷，在現(xiàn)代通訊中被廣泛用作諧振器、濾波器、介質(zhì)基片和介質(zhì) 導波回路等元器件，是現(xiàn)代通信技術的關鍵基礎材料，已在便攜式移動電話、汽車電話、無 繩電話、電視衛(wèi)星接受器和軍事雷達等方面有著十分重要的應用，在現(xiàn)代通訊工具的小型 化、集成化過程中正發(fā)揮著越來越大的作用。
[0003] 應用于微波頻段的介電陶瓷，應滿足如下介電特性的要求；（1)系列化介電常數(shù) W適應不同頻率及不同應用場合的要求；（2)高的品質(zhì)因數(shù)Q值或介質(zhì)損耗tan 5 W 降低噪音，一般要求Qf > 3000 GHz; (3)諧振頻率的溫度系數(shù)T/盡可能小W保證器件具 有好的熱穩(wěn)定性，一般要求-10 ppm /°C《T /《+10 ppm/°C。國際上從20世紀30年代 末就有人嘗試將電介質(zhì)材料應用于微波技術，并制備出Ti化微波介質(zhì)濾波器，但其諧振頻 率溫度系數(shù)T/太大而無法實用化。上世紀70年代W來，開始了大規(guī)模的對介質(zhì)陶瓷材料 的開發(fā)工作，根據(jù)相對介電常數(shù)Ef的大小與使用頻段的不同，通常可將已被開發(fā)和正在 開發(fā)的微波介質(zhì)陶瓷分為4類。
[0004] (1)超低介電常數(shù)微波介電陶瓷，主要代表是Al2〇3-Ti〇2、YsBaCuOs、MgAl2〇4和 Mg2Si〇4等，其￡,《20,品質(zhì)因數(shù)QXf> 50000GHz，ppm/。C。主要用于微波基 板W及高端微波元器件。
[000引 （2)低e,和高Q值的微波介電陶瓷，主要是Ba0-Mg0-Ta205，Ba0-ai0-Ta205或 Ba0-Mg0-Nb205, BaO-ZnO-NbaOs系統(tǒng)或它們之間的復合系統(tǒng)MWDC材料。其e ,=25?30， Q=(l?2) X 104(在f > 10細Z下），T / > 0。主要應用于f > 8細Z的衛(wèi)星直播等微波 通信機中作為介質(zhì)諧振器件。
[000引 （3)中等Ef和Q值的微波介電陶瓷，主要是^83化09、832化02。和（21'、811)1'104 等為基的MWDC材料，其Ef = 35?40, Q= (6?9) Xl03 (在f=3?_ 4細Z下)，5 ppm/° C。主要用于4?8 GHz頻率范圍內(nèi)的微波軍用雷達及通信系統(tǒng)中作為介質(zhì)諧振器 件。
[0007] (4)高e,而Q值較低的微波介電陶瓷，主要用于0.8?4GHz頻率范圍內(nèi)民用移 動通訊系統(tǒng)，該也是微波介電陶瓷研究的重點。80年代W來，Kolar、Kato等人相繼發(fā)現(xiàn)并 研究了類巧鐵礦鶴青銅型BaO -山2〇3 - Ti化系列（Ln=La、Sm、Nd或Pr等，簡稱BLT系）、 復合巧鐵礦結(jié)構(gòu)化0- LiaO-山2〇3- Ti化系列、鉛基系列材料、Cai_xLn2x/3Ti化系等高e r微 波介電陶瓷，其中BLT體系的BaO -刷2〇3 - Ti〇2材料介電常數(shù)達到90,鉛基系列（Pb,化） Zr〇3介電常數(shù)達到105。
[0008] W上該些材料體系的燒結(jié)溫度一般高于1300。C，不能直接與Ag和化等低 烙點金屬共燒形成多層陶瓷電容器。近年來，隨著低溫共燒陶瓷技術化OW Temperature Co-fired Ceramics, LTCC)的發(fā)展和微波多層器件發(fā)展的要求，國內(nèi)外的研究人員對一些 低燒體系材料進行了廣泛的探索和研究，主要是采用微晶玻璃或玻璃-陶瓷復合材料體 系，因低烙點玻璃相具有相對較高的介質(zhì)損耗，玻璃相的存在大大提高了材料的介質(zhì)損耗。 因此研制無玻璃相的低燒微波介質(zhì)陶瓷材料是當前研究的重點。
[0009] 在探索與開發(fā)新型可低燒微波介電陶瓷材料的過程中，固有燒結(jié)溫度低的Li基 化合物、Bi基化合物、鶴酸鹽體系化合物和蹄酸鹽體系化合物等材料體系得到了廣泛關注 與研究，但是由于微波介電陶瓷的H個性能指標（e,與Q-f和T/)之間是相互制約的關 系(見文獻；微波介質(zhì)陶瓷材料介電性能間的制約關系，朱建華，梁飛，汪小紅，呂文中，電 子元件與材料，2005年3月第3期)，滿足H個性能要求且可低溫燒結(jié)的單相微波介質(zhì)陶 瓷非常少，主要是它們的諧振頻率溫度系數(shù)通常過大或者品質(zhì)因數(shù)偏低而無法實際生產(chǎn)應 用。目前對微波介質(zhì)陶瓷的研究大部分是通過大量實驗而得出的經(jīng)驗總結(jié)，卻沒有完整的 理論來闡述微觀結(jié)構(gòu)與介電性能的關系，因此，在理論上還無法從化合物的組成與結(jié)構(gòu)上 預測其諧振頻率溫度系數(shù)和品質(zhì)因數(shù)等微波介電性能，該在很大程度上限制了低溫共燒技 術及微波多層器件的發(fā)展。探索與開發(fā)既能低溫燒結(jié)同時具有近零諧振頻率溫度系數(shù)（-10 ppm /°C《T/《+10 ppm/tO與較高品質(zhì)因數(shù)的微波介電陶瓷是本領域技術人員一直渴 望解決但始終難W獲得成功的難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是提供一種具有良好的熱穩(wěn)定性與低損耗，同時可低溫燒結(jié)的低介 電常數(shù)微波介電陶瓷材料及其制備方法。
[0011] 本發(fā)明的微波介電陶瓷材料的化學組成為BiaMgWgOig。
[0012] 本微波介電陶瓷材料的制備方法步驟為： (1)將純度為99. 9% (重量百分比）W上的Bi2〇3、MgO和W〇3的原始粉末按BisMgW成ig的 組成稱量配料。
[0013] (2)將步驟（1)原料濕式球磨混合12小時，球磨介質(zhì)為蒸觸水，烘干后在80(TC大 氣氣氛中預燒6小時。
[0014] (3)在步驟（2)制得的粉末中添加粘結(jié)劑并造粒后，再壓制成型，最后在 85(T88(rC大氣氣氛中燒結(jié)4小時；所述的粘結(jié)劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚己帰醇溶液，聚己 帰醇添加量占粉末總質(zhì)量的3%。
[0015] 本發(fā)明制備的陶瓷在850?88(TC燒結(jié)良好，介電常數(shù)達到25. 4?26. 3,其諧振頻 率的溫度系數(shù)T/小，溫度穩(wěn)定性好；品質(zhì)因數(shù)Qf值高達57000-66000GHZ，可廣泛用于各 種高頻諧振器和濾波器等微波器件的制造，可滿足低溫共燒技術及微波多層器件的技術需 要，在工業(yè)上有著極大的應用價值。

【具體實施方式】 [001引 實施例： 表1示出了構(gòu)成本發(fā)明的不同燒結(jié)溫度的3個具體實施例及其微波介電性能。其制備 方法如上所述，用圓柱介質(zhì)諧振器法進行微波介電性能的評價。
[0017] 本陶瓷可廣泛用于各種介質(zhì)基板等微波器件的制造，可滿足移動通信和衛(wèi)星通信 等系統(tǒng)的技術需要。
[001引 表1 :

【權(quán)利要求】
1. 一種可低溫燒結(jié)的溫度穩(wěn)定型低介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，其特征在于所述微波介質(zhì) 陶瓷的化學組成為：Bi2MgW 5019 ; 所述微波介質(zhì)陶瓷的制備方法具體步驟為： (1) 將純度為99. 9% (重量百分比）以上的Bi203、Mg0和W03的原始粉末按Bi 2MgW5019的 組成稱量配料； (2) 將步驟（1)原料濕式球磨混合12小時，球磨介質(zhì)為蒸餾水，烘干后在800°C大氣氣 氛中預燒6小時； (3) 在步驟（2)制得的粉末中添加粘結(jié)劑并造粒后，再壓制成型，最后在85(T880°C大 氣氣氛中燒結(jié)4小時；所述的粘結(jié)劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇添加量 占粉末總質(zhì)量的3%。
【文檔編號】C04B35/495GK104261827SQ201410481582
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月21日
【發(fā)明者】方維雙, 唐瑩, 郭歡歡 申請人:桂林理工大學