專利名稱：鉍基鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子陶瓷及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種在低溫下燒結(jié)的鉍基 鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備。
背景技術(shù)：
隨著無線通信的發(fā)展，對通信設(shè)備系統(tǒng)提出了便攜性的要求，從微波元 器件到整機(jī)系統(tǒng)走向集成化，以期獲得小體積、輕重量、高可靠性、低成本 的產(chǎn)品。對微波元器件(帶通器，諧振器，濾波器等)小型化集成化的要求，使得低溫共燒陶瓷技術(shù)(Low-temperatureco-fired ceramic (LTCC))飛速發(fā)展。 低溫共燒陶瓷技術(shù)可以提供高密度、高頻段、高數(shù)字化的封裝技術(shù)以及良好 的熱處理工藝。低溫共燒陶瓷系統(tǒng)(LTCC)的共燒溫度一般低于950。C。由 于燒結(jié)溫度低，可用電阻率低的金屬作為多層布線的導(dǎo)體材料，從而提高組 裝密度、信號傳輸速度，并且可內(nèi)埋于多層基板一次燒成的各種層式微波電 子器件，因此廣泛應(yīng)用在高速高密度互聯(lián)多芯片組件(MCM)。由于共燒技 術(shù)具有組裝密度高、介電損耗低、可用于高微波頻段、獨石結(jié)構(gòu)高可靠性與 IC熱匹配好等特點，因此有著廣泛的應(yīng)用前景。因而具有高介電常數(shù)、高品 質(zhì)因數(shù)(Qf)、接近于零的諧振頻率溫度系數(shù)(TCF)的性能良好的微波介質(zhì)陶瓷成為目前功能材料領(lǐng)域的研究熱點。為了實現(xiàn)低溫共燒技術(shù)，微波介質(zhì) 陶瓷必需要跟低損耗、低熔點的電極(像銀電極，銅電極，金電極或者鋁電 極)共同燒結(jié)。但是，絕大部分的微波陶瓷的燒結(jié)溫度都在1000°C以上，雖然他們也有 非常良好的微波介電性能，卻不適合LTCC技術(shù)要求，因此開發(fā)和研究具有 低燒結(jié)溫度的微波材料體系就非常的有意義了。為了將有著較高燒結(jié)溫度的 微波介質(zhì)陶瓷應(yīng)用于LTCC技術(shù)，需要對其材料體系進(jìn)行降溫，降溫的方法 有以下幾種1，采用化學(xué)制備的方法，使得成相成瓷的溫度降低；2，使用 顆粒細(xì)小的氧化物進(jìn)行反應(yīng)；3，添加低熔點的氧化物作為助燒劑；4，添加 特殊氧化物通過反應(yīng)燒結(jié)的方式進(jìn)行降溫；5，添加玻璃相以液相燒結(jié)的方式 降溫；6，使用本身具有低溫?zé)Y(jié)成瓷特性的氧化物作為主元體系。綜上所述，隨著微波移動通信的迅猛發(fā)展，對微波器件的便攜式、微型 化提出了新的要求。用高介電常數(shù)微波材料制備的微波介質(zhì)諧振器可以極大 地減小微波電路尺寸，但進(jìn)一步微型化的出路卻在于MCM的發(fā)展。在制造 MCM用多層電路基板時，LTCC技術(shù)顯示出奇特優(yōu)勢，因此與LTCC技術(shù)相 適應(yīng)的多層介質(zhì)器件和材料就得到了廣泛的重視和研究。適用于LTCC技術(shù)、 微波性能優(yōu)異、能與銀或銅電極共燒、化學(xué)組成和制備工藝簡單的新型微波 介質(zhì)陶瓷材料是一類極具應(yīng)用前景的新材料。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種鉍基鉬基超低溫?zé)?結(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法，該陶瓷材料是一種不需要添加任何助燒 劑就可以在低溫下燒結(jié)的可應(yīng)用于LTCC的高性能鉍基鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料，其最低燒結(jié)溫度低至550。C。本發(fā)明的第一個目的是提供一種鉍基鉬基低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料，它燒結(jié)后的相對介電常數(shù)為10 45，低的低頻介電損耗(tanS<5xl(T4， lMHz)，良好的微波性能(Qf=4000GHz~25000GHz)，諧振頻率溫度系數(shù)可 調(diào)(TCF=-230ppm/°C +31ppm/°C)，另外它的主要特點是可以在非常低的燒 結(jié)溫度下(55(TC 90(fC)進(jìn)行燒結(jié)，化學(xué)組成及制備工藝簡單。本發(fā)明的第二個目的是提供上述超低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料 的制備方法。本發(fā)明采用了最簡單有效的固相反應(yīng)燒結(jié)的方法來實現(xiàn)上述發(fā)明目的。 首先是選取合適比例的配方，選取合適的初始氧化物以及合適的取代物，通 過一次球磨使得氧化物混合均勻，通過預(yù)燒結(jié)過程使得氧化物進(jìn)行初步的反 應(yīng)，再通過二次球磨細(xì)化反應(yīng)物的顆粒尺寸，最后通過燒結(jié)過程得到所需要 的陶瓷樣品。通過這樣一種簡單易行的有效的制備方法，得到的陶瓷樣品的 介電常數(shù)隨成分變化在10 45之間變化，Qf分布在4000GHz 25000GHz，諧 振頻率溫度系數(shù)在-230ppm/。O+31ppm/。C可調(diào)，可以實現(xiàn)Oppm/°C的要求， 燒結(jié)溫度550°C 900°C，使之適用于LTCC技術(shù)的需要，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的鉍基鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材 料的結(jié)構(gòu)表達(dá)式為(l-x)[(Bi^Ay)203]-x[(Moi-zBz)03],其中A=La3+, Nd3+, Sm3+, B=W6+, Nb5+， Ta5+， Sb5+， Ti4+, Zr4+， Sn4+，0.01^1， 0^0.20， 0^0.20。所述的微波介質(zhì)陶瓷基于Bi203-Mo03 二元體系中的單相化合物。 所述的A是La3+, Nd3+, Sm^離子中的一種。所述的B是W6+， Nb5+， Ta5+, Sb5+， Ti4+， Zr4+， Sn"中的一種。 本發(fā)明的鉍基鉬基低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料制備方法，按以下步驟進(jìn)行1) 將化學(xué)原料Bi203、 Mo03、 W03、 Nb205、 Ta205、 Sb203、 Ti02、 Zr02、 Sn02、 La203、 Nd203、 Sm203按配方通式(l-x)[(Bi)國yAy)203]-x[(Mo,隱zBz)03]稱 量配制，其中A=La3+，Nd3+,Sm3+,B=W6+,Nb5+，Ta5+,Sb5+， Ti4+， Zr4+， Sn4+， 0.01^x^1， 0SyS0.20， 0^0.20。2) 將配制后的化學(xué)原料混合，放入尼龍罐中，加入酒精球磨4 5個小時， 充分混合磨細(xì)，取出快速烘干100°<: 200°(:，過篩200目后壓制成塊狀；3) 壓制的塊體經(jīng)500。C 800。C預(yù)燒，并保溫5 8小時，即可得到樣品燒塊；4) 將樣品燒塊粉碎，并經(jīng)過4 8個小時的二次球磨，充分混合磨細(xì)、烘 干100°C~200°C、造粒，造粒后經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，得到所需瓷 料小顆粒；5) 將瓷料按需要壓制成型，在550°C~900°C下燒結(jié)2 8小時成瓷，即可 得到鉍基鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料。本發(fā)明的超低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料具有以下特點相對介 電常數(shù)較高(10 45)，低頻下介電損耗小(tanS<5xl0-4， lMHz)，微波性能 良好 (Qf=4000~25000GHz )，諧振頻率溫度系數(shù)可調(diào) (TCF=-230ppm/°C +31ppm/°C),燒結(jié)溫度非常低(55(TC 900。C)，化學(xué)組 成及制備工藝簡單。
具體實施方式
下面對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的鉍基鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料的配方表達(dá)式為(l-x)[(Bi,.yAy)203]-x[(M0LzBz)03]，其中A=La3+， Nd3+， Sm3+， B=W6+, Nb5+， Ta5+， Sb5+， Ti4+,Zr4+， Sn4+， 0.01^^1， 0^^0.20， 0^z^0.20。本發(fā)明的超低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料具體制備步驟是將化學(xué)原料Bi203、 Mo03、 W03、 Nb2Os、 Ta2Os、 Sb203、 Ti02、 Zr02、 Sn02、 La203、 Nd203、 Sm203等按配方通式(l-x)[(BiLyAy)203]-x[(Mo^Bz)03]稱量配制，其中 A=La3+， Nd3+, Sm3+， B=W6+, Nb5+， Ta5+, Sb5+， Ti4+， Zr4+， Sn4+， 0.01^^1， 0SyS0.20， 0^0.20。充分混合球磨4 5個小時，磨細(xì)后烘干、過篩、壓塊，然后經(jīng)500°C~800°C 預(yù)燒，并保溫5 8小時，將預(yù)燒后的塊體進(jìn)行二次球磨，磨細(xì)烘干后造粒， 經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，即可得到所需瓷料。將瓷料按需要壓制成型， 然后在550°C 900°C下燒結(jié)2 8小時成瓷，即可得到超低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微 波介質(zhì)陶瓷材料。本發(fā)明的超低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料由于包括了 Bi203、 M03 等低熔點氧化物且以其作為主元，使得在低溫下燒結(jié)這種介質(zhì)陶瓷材料成為 可能。本發(fā)明根據(jù)晶體化學(xué)原理和電介質(zhì)有關(guān)理論，以Bi203-M03二元體系 的簡單單相化合物為基礎(chǔ)，通過改變主元組分以及通過等價不等價離子取代 的方法來對鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料進(jìn)行改性，在沒有添加任何燒結(jié)助劑 的前提下，可以在非常低的溫度范圍(550°C~900QC)內(nèi)燒結(jié)出致密的且有 著優(yōu)良微波介電性能的新型功能陶瓷，這類陶瓷可以作為射頻多層陶瓷電容器、片式微波介質(zhì)諧振器或濾波器、低溫共燒陶瓷系統(tǒng)(LTCC)、陶瓷天線、多芯片組件(MCM)等介質(zhì)材料使用。實施例1:將分析純度的原料Mo03和Bi203按配方(l-x)Bi203-x(M0LzNbz)03配制， 其中x-0.125， z=0。配制后充分混合球磨4個小時，然后烘干、過篩、壓塊， 經(jīng)750°C預(yù)燒4個小時，然后將預(yù)燒后的塊狀樣品粉碎后再進(jìn)行二次球磨5 小時，磨細(xì)烘干后造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，即可得到所需瓷料。 將瓷料按需要壓制成型(片狀或者柱狀)，然后在800°C 900°C空氣下燒結(jié) 2 3h成瓷，即可得到低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料。該組陶瓷材料的性能達(dá)到如下指標(biāo) 800。C 900。C空氣中燒結(jié)成瓷，微波下的介電性能s產(chǎn)29.7 (6.24GHz)，品質(zhì) 因子Q=300， Qf=1868GHz，微波下的諧振頻率溫度系數(shù)TCF~+19.7ppm/°C (250C~850C)。 實施例2:將分析純度的原料Mo03和Bi203按配方(l-x)Bi203-x(Moi-zNb》03配審U， 其中x-0.25,z-0。配制后充分混合球磨4個小時，然后烘干、過篩、壓±央， 經(jīng)600。C預(yù)燒4個小時，然后將預(yù)燒后的塊狀樣品粉碎后再進(jìn)行二次球磨5 小時，磨細(xì)烘干后造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，即可得到所需瓷料。 將瓷料按需要壓制成型(片狀或者柱狀)，然后在600°C 640°C空氣下燒結(jié) 2 3h成瓷，即可得到超低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料。該組陶瓷材料的性能達(dá)到如下指標(biāo)600°O640°C空氣中燒結(jié)成瓷，微波下的介電性能s廣19 (7.56GHz)，品質(zhì)因子Q 2886，Qf 21818GHz，微波下的諧振頻率溫度系數(shù)TCF -220ppm/°C (25。C 85。C)。 實施例3:將分析純度的原料Mo03和Bi203按配方(l-x)Bi2(Vx(M0LzNbz)03配制， 其中乂=0.5， z=0。配制后充分混合球磨4個小時，然后烘干、過篩、壓±央， 經(jīng)700°C預(yù)燒4個小時，然后將預(yù)燒后的塊狀樣品粉碎后再進(jìn)行二次球磨5 小時，磨細(xì)烘干后造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，即可得到所需瓷料。 將瓷料按需要壓制成型(片狀或者柱狀)，然后在730°C 780°C空氣下燒結(jié) 2 3h成瓷，即可得到超低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料。該組陶瓷材料的性能達(dá)到如下指標(biāo)730°C 780°C空氣中燒結(jié)成瓷，微波下的介電性能e廣30.6 (6.43GHz), 品質(zhì)因子Q~2592， Qf~16678 GHz ，微波下的諧振頻率溫度系數(shù) TCF~-114ppm/0C (25。C 85。C)。實施例4:將分析純度的原料MoCb和Bi203按配方(l-X)Bi203-X(MOLzNbz)03配制，其中x=2/3, z=0。配制后充分混合球磨4個小時，然后烘干、過篩、壓塊， 經(jīng)600°C預(yù)燒4個小時，然后將預(yù)燒后的塊狀樣品粉碎后再進(jìn)行二次球磨5 小時，磨細(xì)烘干后造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，即可得到所需瓷料。 將瓷料按需要壓制成型(片狀或者柱狀)，然后在600°C~650°C空氣下燒結(jié) 2~3h成瓷，即可得到超低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料。 該組陶瓷材料的性能達(dá)到如下指標(biāo)620°C 645°C空氣中燒結(jié)成瓷，微波下的介電性能s廣38 (5.05GHz)，品質(zhì)因子Q 2050， Qf 10352GHz，微波下的諧振頻率溫度系數(shù)TCF~+31ppm/°C(25。C 85。C)。 實施例5:將分析純度的原料M003和Bi203按配方(l-X)Bi203-X(MOLzNbz)03配制，其中x=0.8， z=0。配制后充分混合球磨4個小時，然后烘干、過篩、壓塊， 經(jīng)600°C預(yù)燒4個小時，然后將預(yù)燒后的塊狀樣品粉碎后再進(jìn)行二次球磨5 小時，磨細(xì)烘干后造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，即可得到所需瓷料。 將瓷料按需要壓制成型(片狀或者柱狀)，然后在580°C 620°C空氣下燒結(jié) 2 3h成瓷，即可得到超低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料。 該組陶瓷材料的性能達(dá)到如下指標(biāo)580。C 620。C空氣中燒結(jié)成瓷，微波下的介電性能Sr 16.8 (8.37GHz)， 品質(zhì)因子Q 1115， Qf 9331GHz，微波下的諧振頻率溫度系數(shù) TCF 160ppm/。C (25。C 85。C)。 實施例6:將分析純度的原料Mo03和Bi203按配方(l-x)Bi203-x(Mo^Nbz)03配制， 其中x-2/3， z=0.10。配制后充分混合球磨4個小時，然后烘干、過篩、壓塊， 經(jīng)600°C預(yù)燒4個小時，然后將預(yù)燒后的塊狀樣品粉碎后再進(jìn)行二次球磨5 小時，磨細(xì)烘干后造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，即可得到所需瓷料。 將瓷料按需要壓制成型(片狀或者柱狀)，然后在640°C~670°C空氣下燒結(jié) 2~3h成瓷，即可得到超低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料。該組陶瓷材料的性能達(dá)到如下指標(biāo)64(TC 67(fC空氣中燒結(jié)成瓷，微波下的介電性能s廣41 (4.81GHz)，品質(zhì)因子Q 1960， Qf 9428GHz，微波下的諧振頻率溫度系數(shù)TCF +35ppm/°C (250O850C)0 實施例7:將分析純度的原料Mo03和Bi203按配方(l-x)Bi20rx(MoLzTaz)03配制， 其中乂=2/3， z=0.20。配制后充分混合球磨4個小時，然后烘干、過篩、壓塊， 經(jīng)600°C預(yù)燒4個小時，然后將預(yù)燒后的塊狀樣品粉碎后再進(jìn)行二次球磨5 小時，磨細(xì)烘干后造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，即可得到所需瓷料。 將瓷料按需要壓制成型(片狀或者柱狀)，然后在640°C~670°C空氣下燒結(jié) 2~3h成瓷，即可得到超低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料。該組陶瓷材料的性能達(dá)到如下指標(biāo) 640°0670°(:空氣中燒結(jié)成瓷，微波下的介電性能s廣31.1 (6.43GHz)，品質(zhì) 因子Q 1891， Qf 12171GHz，微波下的諧振頻率溫度系數(shù)TCF—13.1ppm/。C (250C 850C)。 實施例8:將分析純度的原料MoCb和Bi203按配方(l-X)Bi203-X(MOLzSbz)03配制，其中x:2/3， 0Sz^U5。配制后充分混合球磨4個小時，然后烘干、過篩、壓 塊，經(jīng)60(fC預(yù)燒4個小時，然后將預(yù)燒后的塊狀樣品粉碎后再進(jìn)行二次球 磨5小時，磨細(xì)烘干后造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，即可得到所需 瓷料。將瓷料按需要壓制成型(片狀或者柱狀)，然后在640°C 670°C空氣 下燒結(jié)2~3h成瓷，即可得到超低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料。該組陶瓷材料的性能達(dá)到如下指標(biāo) 640°C~670°C空氣中燒結(jié)成瓷，微波下的介電性能s產(chǎn)28.2 35(6.43 6.80GHz)，品質(zhì)因子Q=1750~2011 ， Qf=11805 14201GHz，微波下的 諧振頻率溫度系數(shù)TCF=+29~-10.2ppm/°C (25°C~85°C)。 實施例9:
將分析純度的原料M003和Bi203按配方(l-X)Bi203-X(MOLzTiz)03酉己制，
其中x=2/3， z=0.2。配制后充分混合球磨4個小時，然后烘干、過篩、壓塊， 經(jīng)600°C預(yù)燒4個小時，然后將預(yù)燒后的塊狀樣品粉碎后再進(jìn)行二次球磨5 小時，磨細(xì)烘干后造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，即可得到所需瓷料。 將瓷料按需要壓制成型(片狀或者柱狀)，然后在640°C 670°C空氣下燒結(jié) 2~3h成瓷，即可得到超低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料。
該組陶瓷材料的性能達(dá)到如下指標(biāo) 640。C 670。C空氣中燒結(jié)成瓷，微波下的介電性能s產(chǎn)31.5 (6.33GHz)，品質(zhì) 因子0=1952， Q，12438GHz，微波下的諧振頻率溫度系數(shù)TCF=+12.8ppm/°C (25。C 85。C)。 實施例10:
將分析純度的原料Mo03和Bi203按配方(l-x)Bi203-x(M0i.zZr》03配制， 其中x-2/3， z=0.2。配制后充分混合球磨4個小時，然后烘干、過篩、壓塊， 經(jīng)600°C預(yù)燒4個小時，然后將預(yù)燒后的塊狀樣品粉碎后再進(jìn)行二次球磨5 小時，磨細(xì)烘干后造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，即可得到所需瓷料。 將瓷料按需要壓制成型(片狀或者柱狀)，然后在640°C 670°C空氣下燒結(jié) 2 3h成瓷，即可得到超低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料。
該組陶瓷材料的性能達(dá)到如下指標(biāo) 640。C 670。C空氣中燒結(jié)成瓷，微波下的介電性能e產(chǎn)29.2 (6.58GHz)，品質(zhì)因子Q-1386， Qf-9061GHz，微波下的諧振頻率溫度系數(shù)TCF=-13.4ppm/°C (250O850C)。 實施例11:
將分析純度的原料Mo03和Bi203按配方(l誦x)Bi203-x(MoLzSriz)03配制， 其中f2/3， 0.0》S0.1。配制后充分混合球磨4個小時，然后烘干、過篩、 壓塊，經(jīng)600。C預(yù)燒4個小時，然后將預(yù)燒后的塊狀樣品粉碎后再進(jìn)行二次 球磨5小時，磨細(xì)烘干后造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，即可得到所 需瓷料。將瓷料按需要壓制成型(片狀或者柱狀)，然后在640°C 670QC空 氣下燒結(jié)2 3h成瓷，即可得到超低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料。
該組陶瓷材料的性能達(dá)到如下指標(biāo) 640°C 670DC空氣中燒結(jié)成瓷，微波下的介電性能er=28.5 34 (6.58 6.78GHz)，品質(zhì)因子Q=1244 1860， Q卜9450 12807GHz，微波下的 諧振頻率溫度系數(shù)TCF=+29.5 -11.4ppm/°C (25°C~85°C)。 實施例12:
將分析純度的原料M0Cb和Bi203按配方(l-X)Bi203-X(MOLzWz)03配制，
其中f2/3， 0.0^z50.2。配制后充分混合球磨4個小時，然后烘干、過篩、 壓塊，經(jīng)600。C預(yù)燒4個小時，然后將預(yù)燒后的塊狀樣品粉碎后再進(jìn)行二次 球磨5小時，磨細(xì)烘干后造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，即可得到所 需瓷料。將瓷料按需要壓制成型(片狀或者柱狀)，然后在650°C~750°C空 氣下燒結(jié)2 3h成瓷，即可得到超低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料。
該組陶瓷材料的性能達(dá)到如下指標(biāo) 650。C 750。C空氣中燒結(jié)成瓷，微波下的介電性能e產(chǎn)37 39(6.24 637GHz)，品質(zhì)因子Q=1174~1950， Qf=7478~12168GHz，微波下的諧振頻率溫度系數(shù) TCF=+30~+24.5ppm/oC (250C 850C)。將分析純度的原料Mo03和Bi203按配方(l-x)(Bh.yLay)203-xMo03配制， 其中f0.5， y=0.2。配制后充分混合球磨4個小時，然后烘干、過篩、壓塊， 經(jīng)750。C預(yù)燒4個小時，然后將預(yù)燒后的塊狀樣品粉碎后再進(jìn)行二次球磨5 小時，磨細(xì)烘干后造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，即可得到所需瓷料。 將瓷料按需要壓制成型(片狀或者柱狀)，然后在800。C 900。C空氣下燒結(jié) 2~3h成瓷，即可得到低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料。該組陶瓷材料的性能達(dá)到如下指標(biāo)800。C 900。C空氣中燒結(jié)成瓷，微波下的介電性能s尸23.9 (8.08GHz)， 品質(zhì)因子Q=3042， Qf=24581GHz，微波下的諧振頻率溫度系數(shù) TCF -102ppm/°C (25。C 85。C)。實施例14:將分析純度的原料Mo03和Bi203按配方(l-x)(BiLySmy)203-xMo03配制， 其中x-2/3， 0SyS0.2。配制后充分混合球磨4個小時，然后烘干、過篩、壓 塊，經(jīng)60(TC預(yù)燒4個小時，然后將預(yù)燒后的塊狀樣品粉碎后再進(jìn)行二次球 磨5小時，磨細(xì)烘干后造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，即可得到所需 瓷料。將瓷料按需要壓制成型(片狀或者柱狀)，然后在640°C 670°C空氣 下燒結(jié)2~3h成瓷，即可得到低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料。該組陶瓷材料的性能達(dá)到如下指標(biāo)640°O670QC空氣中燒結(jié)成瓷，微波下的介電性能s產(chǎn)30 35(6.70 6.99GHz)，品質(zhì)因子Q=1810 1920， Qf=12400~l3420GHz，微波下 的諧振頻率溫度系數(shù)TCF=+30~-5.2ppm/°C (25°C~85°C)。 實施例15:將分析純度的原料Mo03和Bi203按配方(l-x)(BLyNdy)203-xMo03配帝ij， 其中f0.5， y二0.2。配制后充分混合球磨4個小時，然后烘干、過篩、壓±央, 經(jīng)750°C預(yù)燒4個小時，然后將預(yù)燒后的塊狀樣品粉碎后再進(jìn)行二次球磨5 小時，磨細(xì)烘干后造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，即可得到所需瓷料。 將瓷料按需要壓制成型(片狀或者柱狀)，然后在840°C~900°C空氣下燒結(jié) 2 3h成瓷，即可得到低溫?zé)Y(jié)鉍基鉬基微波介質(zhì)陶瓷材料。該組陶瓷材料的性能達(dá)到如下指標(biāo)840°C 900°C空氣中燒結(jié)成瓷，微波下的介電性能s產(chǎn)23.8 (8.26GHz)， 品質(zhì)因子Q=3401 ， Qf=28100GHz，微波下的諧振頻率溫度系數(shù) TCF -94.9ppm/0C (25°C 850C)。需要指出的是，按照本發(fā)明的技術(shù)方案，上述實施例還可以舉出許多， 根據(jù)申請人大量的實驗結(jié)果證明，在本發(fā)明的權(quán)利要求書所提出的范圍，均 可以達(dá)到本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種鉍基鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，該陶瓷材料結(jié)構(gòu)表達(dá)式為(1-x)[(Bi1-yAy)2O3]-x[(Mo1-zBz)O3]，其中A＝La3+，Nd3+，Sm3+，B＝W6+，Nb5+，Ta5+，Sb5+，Ti4+，Zr4+，Sn4+，0.01≤x≤1，0≤y≤0.20，0≤z≤0.20。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉍基鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，所述的微波介質(zhì)陶瓷基于Bi203-M003二元體系中的單相化合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉍基鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料，其特 征在于，所述的A是La3+，Nd3+， Sm"離子中的一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉍基鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料，其特 征在于，所述的B是W"，NbS+，TaS+,Sb5、 Ti4+， Zr4+， Sn"中的一種。
5. 實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的鉍基鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料的制備 方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行1) 將化學(xué)原料Bi203、 Mo03、 W03、 Nb205、 Ta205、 Sb203、 Ti02、 Zr02、 Sn02、 La203、 Nd203、 Sm203按配方通式(l-x)[(BiLyAy)203]-x[(MoLzBz)03]配 制，其中A=La3+, Nd3+, Sm3+, B=W6+, Nb5+, Ta5+, Sb5+， Ti4+， Zr4+， Sn4+， 0.01^1， 0^0.20，2) 將配制后的化學(xué)原料混合，放入尼龍罐中，加入酒精球磨4~5個小時， 充分混合磨細(xì)，取出快速烘干100。C 200。C，過篩200目后壓制成塊狀；3) 壓制的塊體經(jīng)500。C 800。C預(yù)燒，并保溫4 8小時，即可得到樣品燒塊；4)將樣品燒塊粉碎，并經(jīng)過4 8個小時的二次球磨，充分混合磨細(xì)、烘干100。C 200°C、造粒，造粒后經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)雙層過篩，得到所需 瓷料粉末；5)將瓷料粉末按需要壓制成型，在550。C 卯0。C下燒結(jié)2~8個小時成瓷,即可得到鉍基鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉍基鉬基超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料。從Bi₂O₃-MoO₃二元體系的相圖出發(fā)，以單相化合物為基礎(chǔ)，通過調(diào)節(jié)二元體系配比，等價和不等價離子取代的方式得到了一系列微波介電性能優(yōu)良的(介電常數(shù)10～45，品質(zhì)因數(shù)Qf4000GHz到25000GHz)，可在較低溫度下550℃和900℃之間燒結(jié)成瓷的微波介質(zhì)材料。其結(jié)構(gòu)表達(dá)式為(1-x)[(Bi_1-yA_y)₂O₃]-x[(Mo_1-zB_z)O₃]，其中A＝La³⁺，Nd³⁺，Sm³⁺，B＝W⁶⁺，Nb⁵⁺，Ta⁵⁺，Sb⁵⁺，Ti⁴⁺，Zr⁴⁺，Sn⁴⁺，0.01≤x≤1，0≤y≤0.20，0≤z≤0.20。
文檔編號C04B35/453GK101318815SQ20081001834
公開日2008年12月10日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者迪 周, 熹 姚, 龐利霞, 宏 汪 申請人:西安交通大學(xué)