O的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及介电陶瓷材料，特别是设及用于制造微波频率使用的陶瓷基板、谐振 器与滤波器等微波元器件的介电陶瓷材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 微波介电陶瓷是指应用于微波频段(主要是UHF和SHF频段）电路中作为介质材料 并完成一种或多种功能的陶瓷，在现代通讯中被广泛用作谐振器、滤波器、介质基片和介质 导波回路等元器件，是现代通信技术的关键基础材料，已在便携式移动电话、汽车电话、无 绳电话、电视卫星接受器和军事雷达等方面有着十分重要的应用，在现代通讯工具的小型 化、集成化过程中正发挥着越来越大的作用。
[0003] 应用于微波频段的介电陶瓷，应满足如下介电特性的要求：（1)系列化介电常数Er W适应不同频率及不同应用场合的要求；（2)高的品质因数Q值或低的介质损耗tanSW降低 噪音，一般要求Qf> 3000GHz; (3)谐振频率的溫度系数Tf尽可能小W保证器件具有好的热 稳定性，一般要求-1化pm/°C含Tf含+l〇ppm/°C。国际上从20世纪30年代末就有人尝试将电 介质材料应用于微波技术，并制备出Ti化微波介质滤波器，但其谐振频率溫度系数Tf太大而 无法实用化。上世纪70年代W来，开始了大规模的对介质陶瓷材料的开发工作，根据相对介 电常数Er的大小与使用频段的不同，通常可将已被开发和正在开发的微波介质陶瓷分为4 类。
[0004] (1)超低介电常数微波介电陶瓷，主要代表是Al2〇3-Ti〇2、Y2BaCu〇5、MgAl2〇4和 Mg2Si〇4等，其品质因数QXf > 50000GHz，Tf < 10卵m/°c。主要用于微波基板W及高 端微波元器件。
[0005] (2)低Er和高Q值的微波介电陶瓷，主要是Ba〇-Mg〇-Ta2〇日，Ba〇-Zn〇-Ta2〇日或BaO- Mg〇-Nb2〇5，Ba〇-Zn〇-Nb2〇5系统或它们之间的复合系统MWDC材料。其Er = 20~35，Q=(1~2) X 104(在f含10G化下），Tf 3 0。主要应用于f含8G化的卫星直播等微波通信机中作为介质谐 振器件。
[0006] (3)中等Er和Q值的微波介电陶瓷，主要是WBaTi4〇9、Ba2Ti9〇20和(Zr、Sn)Ti〇4等为 基的MWDC材料，其Er = 35~45，Q=(6~9) Xl〇3(在f = 3~一4GHZ下），Tf < 5卵m/°C。主要用 于4~8G化频率范围内的微波军用雷达及通信系统中作为介质谐振器件。
[0007] (4)高Er而Q值较低的微波介电陶瓷，主要用于0.8~4G化频率范围内民用移动通 讯系统，运也是微波介电陶瓷研究的重点。80年代W来，Kolar、Kato等人相继发现并研究了 类巧铁矿鹤青铜型BaO-Ln2〇3-Ti化系列化n = La、Sm、Nd或Pr等，简称化T系）、复合巧铁矿 结构Ca〇-Li2〇-Ln2〇3-Ti〇2系列、铅基系列材料、Cai-xLn2x/3Ti〇3系等高Er微波介电陶瓷，其中 BLT体系的BaO-Nd2〇3-Ti化材料介电常数达到90,铅基系列（Pb，Ca)Zr化介电常数达到 105。
[000引 W上运些材料体系的烧结溫度一般高于1300°C，不能直接与Ag和化等低烙点金属 共烧形成多层陶瓷电容器。近年来，随着低溫共烧陶瓷技术化OW Temperature Co-fired Ceramics,LTCC)的发展和微波多层器件发展的要求，国内外的研究人员对一些低烧体系材 料进行了广泛的探索和研究，主要是采用微晶玻璃或玻璃-陶瓷复合材料体系，因低烙点玻 璃相具有相对较高的介质损耗，玻璃相的存在大大提高了材料的介质损耗。因此研制无玻 璃相的低烧微波介质陶瓷材料是当前研究的重点。
[0009]在探索与开发新型可低烧微波介电陶瓷材料的过程中，固有烧结溫度低的Li基化 合物、Bi基化合物、鹤酸盐体系化合物和蹄酸盐体系化合物等材料体系得到了广泛关注与 研究，但是由于微波介电陶瓷的Ξ个性能指标(Er与Q . f和Tf)之间是相互制约的关系(见文 献:微波介质陶瓷材料介电性能间的制约关系，朱建华，梁飞，汪小红，吕文中，电子元件与 材料，2005年3月第3期），满足Ξ个性能要求且可低溫烧结的单相微波介质陶瓷非常少，主 要是它们的谐振频率溫度系数通常过大或者品质因数偏低而无法实际应用要求。目前对微 波介质陶瓷的研究大部分是通过大量实验而得出的经验总结，却没有完整的理论来阐述微 观结构与介电性能的关系，因此，在理论上还无法从化合物的组成与结构上预测其谐振频 率溫度系数和品质因数等微波介电性能，运在很大程度上限制了低溫共烧技术及微波多层 器件的发展。探索与开发既能低溫烧结同时具有近零谐振频率溫度系数(-10ppm/°C < Tf < +10ppm/°C)与较高品质因数的微波介电陶瓷是本领域技术人员一直渴望解决但始终难W 获得成功的难题。
[0010]我 树组成 Ba3Li3EuW2〇i2、Sr3Li3EuW2〇i2 和 Ca3Li3EuW2〇i2 的系列化合物进行了微波 介电性能的研究，发现它们的烧结溫度低于l〇〇〇°C，但只有BasLisEu恥化2有近零谐振频率溫 度系数与高品质因数，SnLisEuWs化2和化3Li3EuW2化2陶瓷的谐振频率溫度系数Tf偏大(分别 为-49ppm/°C和-58ppm/°C)而无法作为实用化的微波介质陶瓷。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提供一种具有良好的热稳定性与低损耗，同时可低溫烧结的低介 电常数微波介电陶瓷材料及其制备方法。
[001 ^ 本发明的微波介电陶瓷材料的化学组成为BasLi 3E11W2O12。
[0013] 本微波介电陶瓷材料的制备方法步骤为：
[0014] (1)将纯度为99.9%(重量百分比似上的8曰0)3、^2〇)3、6112〇3和胖〇3的原始粉末按 BasLi 3E11W2O12的组成称量配料。
[0015] (2)将步骤(1)原料湿式球磨混合12小时，球磨介质为蒸馈水，烘干后在900°C大气 气氛中预烧6小时。
[0016] (3)在步骤(2)制得的粉末中添加粘结剂并造粒后，再压制成型，最后在950~990 °(：大气气氛中烧结4小时;所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚乙締醇溶液，聚乙締醇添 加量占粉末总质量的3%。
[0017]本发明的优点：Ba3Li3EuW2〇i2陶瓷烧结溫度低，原料成本低;介电常数达到20.1~ 20.9，其谐振频率的溫度系数Tf小，溫度稳定性好；品质因数Qf值高达110000-137000G化， 可广泛用于各种介质基板、谐振器和滤波器等微波器件的制造，可满足低溫共烧技术及微 波多层器件的技术需要。
【具体实施方式】
[001引实施例；
[0019] 表1示出了构成本发明的不同烧结溫度的3个具体实施例及其微波介电性能。其制 备方法如上所述，用圆柱介质谐振器法进行微波介电性能的评价。
[0020] 本陶瓷可广泛用于各种介质基板、谐振器和滤波器等微波器件的制造，可满足移 动通信和卫星通信等系统的技术需要。
[0021] 表1:
[0022]
[0023]
【主权项】
1. 一种可低温烧结的温度稳定型低介电常数微波介电陶瓷，其特征在于所述微波介电 陶瓷的化学组成为:Ba3Li3EuW2〇12; 所述微波介电陶瓷的制备方法具体步骤为： (1) 将纯度为99.9%(重量百分比）以上的8&003、1^2(：0 3411203和103的原始粉末按 Ba3Li 3EuW2〇12的组成称量配料； (2) 将步骤（1)原料湿式球磨混合12小时，球磨介质为蒸馏水，烘干后在900 °C大气气氛 中预烧6小时； (3) 在步骤(2)制得的粉末中添加粘结剂并造粒后，再压制成型，最后在950~990°C大 气气氛中烧结4小时;所述的粘结剂采用质量浓度为5 %的聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇添加量 占粉末总质量的3%。
【专利摘要】本发明公开了一种可低温烧结的温度稳定型低介电常数微波介电陶瓷Ba3Li3EuW2O12及其制备方法。(1)将纯度为99.9％(重量百分比)以上的BaCO3、Li2CO3、Eu2O3和WO3的原始粉末按Ba3Li3EuW2O12的组成称量配料；(2)将步骤(1)原料湿式球磨混合12小时，球磨介质为蒸馏水，烘干后在900℃大气气氛中预烧6小时；(3)在步骤(2)制得的粉末中添加粘结剂并造粒后，再压制成型，最后在950～990℃大气气氛中烧结4小时；所述的粘结剂采用质量浓度为5％的聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇的添加量占粉末总质量的3％。本发明制备的陶瓷在1000℃以下烧结良好，介电常数达到20.1～20.9，其品质因数Qf值高达110000-137000GHz，谐振频率温度系数小，在工业上有着极大的应用价值。
【IPC分类】C04B35/64, C04B35/495
【公开号】CN105585320
【申请号】CN201610120881
【发明人】方亮, 孙宜华, 李东升, 李威
【申请人】三峡大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2016年3月3日