超低温烧结温度稳定型钒基微波介质陶瓷材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子陶瓷及其制造技术领域，具体涉及一种新型微波介质材料，特别 是一种超低温烧结温度稳定型钒基微波介质陶瓷材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 微波介质陶瓷通常具有高介电常数高损耗、低介电常数低损耗的特性，因此，低介 电常数微波介质陶瓷被应用于对介质损耗要求比较严格的高频、高端领域。目前，低介电 常数微波介质陶瓷材料已在民用和军事方面得到广泛应用，主要用于制作微波通讯系统和 微波电路中的介质天线、介质基板和其它相关器件。此外，随着现代通信设备向高频、小型 化、集成化、高可靠性和低成本化方向发展，以低温共烧陶瓷（Lowtemperatureco-fired ceramic，简称LTCC)技术为基础的多层结构设计是实现元器件微型化的重要途径。LTCC技 术除要求微波介质材料具有良好微波介电性能外，还要求其能够与高电导率、低熔点贱金 属Ag、Cu或A1电极匹配共烧。
[0003] 现有的大部分低介电常数微波介质陶瓷材料存在烧结温度偏高，其低温化烧结往 往以牺牲材料介电性能为代价，如A1203，其\为10左右，QXf达680000GHz，但烧结温度 高（1550°C)且具有较大负谐振频率温度系数（-60ppm/°C)。而对于固有烧结温度较低、 微波介电性能优良（8~12,QXf= 10000~100000GHz)的材料体系，如M3(V04)2、 AMP207、AW04以及MMoO4，却存在谐振频率温度系数较大的问题（tf= -30~-100ppm/°C)， 极大的限制了其进一步商用化。近年来，一种开发固有烧结温度超低（<660°C)的微波介质 陶瓷材料受到人们极大关注，以便其能够与低熔点贱金属A1 (660°C)电极共烧，此类材料 体系被称之为超低温烧结陶瓷材料。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的一个技术问题在于克服BaV206陶瓷谐振频率温度系数偏大的 缺点，提供一种低成本、性能优异的超低温烧结温度稳定型钒基微波介质陶瓷材料。
[0005] 本发明所要解决的另一个技术问题在于为上述超低温烧结温度稳定型钒基微波 介质陶瓷材料提供一种制备方法。
[0006] 解决上述技术问题所采用的技术方案是：该陶瓷材料的物相包括正交结构的 BaV206相和单斜结构的CaV206相，其中BaV206的含量为82. 4wt%~94. 2wt%，其余为 CaV206;该陶瓷材料的介电常数为8. 3~10. 9、品质因数为10000~17100GHz、谐振频率温 度系数为-1〇~+9ppm/°C。
[0007] 本发明陶瓷材料中BaV206的含量最佳为91.lwt%，其余为CaV206，该陶瓷材料的介 电常数为10. 9、品质因数为17100GHz、谐振频率温度系数为+4ppm/°C。
[0008] 上述的超低温烧结温度稳定型钒基微波介质陶瓷材料的制备方法由下述步骤组 成：
[0009] 1、按照Ba^CaJA的化学计量比，式中0? 2彡x彡0? 5,将原料BaCO3、CaC03、V205 加入球磨罐中，以玛瑙球为磨球、无水乙醇为球磨介质，充分混合球磨6~10小时，80~ 100 °C干燥。
[0010] 2、将步骤1干燥后的混合物在475~500°C预烧2~4小时，得到预烧粉。
[0011] 3、将步骤2得到的预烧粉加入球磨罐中，以玛瑙球为磨球、无水乙醇为球磨介质， 充分混合球磨6~10小时，80~10CTC干燥。
[0012] 4、向步骤3干燥后的预烧粉中加入质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液进行造粒， 过80~120目筛，用粉末压片机压制成圆柱形生坯。
[0013] 5、将圆柱形生坯在525~600°C烧结1~10小时，制备成超低温烧结温度稳定型 钒基微波介质陶瓷材料。
[0014] 上述步骤1中，x的取值最佳为0. 3。
[0015] 上述步骤2中，优选将步骤1干燥后的混合物在500°C预烧3小时。
[0016] 上述步骤5中，优选将圆柱形生坯在550°C烧结4小时。
[0017] 本发明所提供的微波介质陶瓷材料属于超低温烧结温度稳定型钒基微波介质陶 瓷材料，目前国际上此类材料还比较少见，其具有近零的谐振频率温度系数、低的介电常数 和介电损耗，其超低的烧结温度可以大大降低能耗和生产成本，可广泛应用于低温共烧陶 瓷系统、多层介质谐振器、滤波器、微波基板等微波器件的制造。
【附图说明】
[0018] 图1是实施例1~9制备的微波介质陶瓷材料的XRD图。
[0019] 图2是实施例1制备的微波介质陶瓷材料与A1粉共烧的XRD图。
[0020] 图3是实施例1制备的微波介质陶瓷材料与A1粉共烧的SEM图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于 这些实施例。
[0022] 实施例1
[0023] 1、按照BaQ.7CaQ. 3V206的化学计量比称取原料BaCO33. 946g、CaC030 . 8 58g和 V2055. 196g，将原料混合物与玛瑙球、无水乙醇按质量比为1 : 2 : 2装入尼龙球磨罐中，充 分混合球磨8小时，80~100°C干燥3小时。
[0024] 2、将步骤1干燥后的混合物置于氧化铝坩埚内，在500°C下预烧3小时，得到预烧 粉。
[0025] 3、将预烧粉装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球和无水乙醇，预烧粉与玛瑙球、无水乙 醇的质量比为1 : 2 : 2,充分混合球磨8小时，80~100°C干燥3小时。
[0026] 4、向步骤3干燥后的预烧粉中加入其质量5%的质量分数为5%的聚乙烯醇水溶 液进行造粒，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下将其压制成直径为10mm、厚度为5mm 的圆柱形生坯。
[0027] 5、将圆柱形生坯在550°C烧结4小时，制备成超低温烧结温度稳定型钒基微波介 质陶瓷材料。
[0028] 实施例2
[0029] 在实施例1的步骤1中，按照Baa8Caa2V206的化学计量比称取原料BaCO34. 388g、 CaC030 . 5 56g和V2055. 056g，将原料混合物与玛瑙球、无水乙醇按质量比为1 : 2 : 2装入 尼龙球磨罐中，充分混合球磨8小时，80~100°C干燥3小时。其他步骤与实施例1相同， 制备成超低温烧结温度稳定型钒基微波介质陶瓷材料。
[0030] 实施例3
[0031] 在实施例1的步骤1中，按照Ba^Caa.AO^化学计量比称取原料BaCO33. 479g、 CaC03l. 176g和V2055. 345g，将原料混合物与玛瑙球、无水乙醇按质量比为1 : 2 : 2装入 尼龙球磨罐中，充分混合球磨8小时，80~100°C干燥3小时。其他步骤与实施例1相同， 制备成超低温烧结温度稳定型钒基微波介质陶瓷材料