超低溫燒結(jié)溫度穩(wěn)定型釩基微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電子陶瓷及其制造技術(shù)領域，具體涉及一種新型微波介質(zhì)材料，特別 是一種超低溫燒結(jié)溫度穩(wěn)定型釩基微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微波介質(zhì)陶瓷通常具有高介電常數(shù)高損耗、低介電常數(shù)低損耗的特性，因此，低介 電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷被應用于對介質(zhì)損耗要求比較嚴格的高頻、高端領域。目前，低介電 常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料已在民用和軍事方面得到廣泛應用，主要用于制作微波通訊系統(tǒng)和 微波電路中的介質(zhì)天線、介質(zhì)基板和其它相關(guān)器件。此外，隨著現(xiàn)代通信設備向高頻、小型 化、集成化、高可靠性和低成本化方向發(fā)展，以低溫共燒陶瓷（Lowtemperatureco-fired ceramic，簡稱LTCC)技術(shù)為基礎的多層結(jié)構(gòu)設計是實現(xiàn)元器件微型化的重要途徑。LTCC技 術(shù)除要求微波介質(zhì)材料具有良好微波介電性能外，還要求其能夠與高電導率、低熔點賤金 屬Ag、Cu或A1電極匹配共燒。
[0003] 現(xiàn)有的大部分低介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料存在燒結(jié)溫度偏高，其低溫化燒結(jié)往 往以犧牲材料介電性能為代價，如A1203，其\為10左右，QXf達680000GHz，但燒結(jié)溫度 高（1550°C)且具有較大負諧振頻率溫度系數(shù)（-60ppm/°C)。而對于固有燒結(jié)溫度較低、 微波介電性能優(yōu)良（8~12,QXf= 10000~100000GHz)的材料體系，如M3(V04)2、 AMP207、AW04以及MMoO4，卻存在諧振頻率溫度系數(shù)較大的問題（tf= -30~-100ppm/°C)， 極大的限制了其進一步商用化。近年來，一種開發(fā)固有燒結(jié)溫度超低（<660°C)的微波介質(zhì) 陶瓷材料受到人們極大關(guān)注，以便其能夠與低熔點賤金屬A1 (660°C)電極共燒，此類材料 體系被稱之為超低溫燒結(jié)陶瓷材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的一個技術(shù)問題在于克服BaV206陶瓷諧振頻率溫度系數(shù)偏大的 缺點，提供一種低成本、性能優(yōu)異的超低溫燒結(jié)溫度穩(wěn)定型釩基微波介質(zhì)陶瓷材料。
[0005] 本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題在于為上述超低溫燒結(jié)溫度穩(wěn)定型釩基微波 介質(zhì)陶瓷材料提供一種制備方法。
[0006] 解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該陶瓷材料的物相包括正交結(jié)構(gòu)的 BaV206相和單斜結(jié)構(gòu)的CaV206相，其中BaV206的含量為82. 4wt%~94. 2wt%，其余為 CaV206;該陶瓷材料的介電常數(shù)為8. 3~10. 9、品質(zhì)因數(shù)為10000~17100GHz、諧振頻率溫 度系數(shù)為-1〇~+9ppm/°C。
[0007] 本發(fā)明陶瓷材料中BaV206的含量最佳為91.lwt%，其余為CaV206，該陶瓷材料的介 電常數(shù)為10. 9、品質(zhì)因數(shù)為17100GHz、諧振頻率溫度系數(shù)為+4ppm/°C。
[0008] 上述的超低溫燒結(jié)溫度穩(wěn)定型釩基微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法由下述步驟組 成：
[0009] 1、按照Ba^CaJA的化學計量比，式中0? 2彡x彡0? 5,將原料BaCO3、CaC03、V205 加入球磨罐中，以瑪瑙球為磨球、無水乙醇為球磨介質(zhì)，充分混合球磨6~10小時，80~ 100 °C干燥。
[0010] 2、將步驟1干燥后的混合物在475~500°C預燒2~4小時，得到預燒粉。
[0011] 3、將步驟2得到的預燒粉加入球磨罐中，以瑪瑙球為磨球、無水乙醇為球磨介質(zhì)， 充分混合球磨6~10小時，80~10CTC干燥。
[0012] 4、向步驟3干燥后的預燒粉中加入質(zhì)量分數(shù)為5%的聚乙烯醇水溶液進行造粒， 過80~120目篩，用粉末壓片機壓制成圓柱形生坯。
[0013] 5、將圓柱形生坯在525~600°C燒結(jié)1~10小時，制備成超低溫燒結(jié)溫度穩(wěn)定型 釩基微波介質(zhì)陶瓷材料。
[0014] 上述步驟1中，x的取值最佳為0. 3。
[0015] 上述步驟2中，優(yōu)選將步驟1干燥后的混合物在500°C預燒3小時。
[0016] 上述步驟5中，優(yōu)選將圓柱形生坯在550°C燒結(jié)4小時。
[0017] 本發(fā)明所提供的微波介質(zhì)陶瓷材料屬于超低溫燒結(jié)溫度穩(wěn)定型釩基微波介質(zhì)陶 瓷材料，目前國際上此類材料還比較少見，其具有近零的諧振頻率溫度系數(shù)、低的介電常數(shù) 和介電損耗，其超低的燒結(jié)溫度可以大大降低能耗和生產(chǎn)成本，可廣泛應用于低溫共燒陶 瓷系統(tǒng)、多層介質(zhì)諧振器、濾波器、微波基板等微波器件的制造。
【附圖說明】
[0018] 圖1是實施例1~9制備的微波介質(zhì)陶瓷材料的XRD圖。
[0019] 圖2是實施例1制備的微波介質(zhì)陶瓷材料與A1粉共燒的XRD圖。
[0020] 圖3是實施例1制備的微波介質(zhì)陶瓷材料與A1粉共燒的SEM圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍不僅限于 這些實施例。
[0022] 實施例1
[0023] 1、按照BaQ.7CaQ. 3V206的化學計量比稱取原料BaCO33. 946g、CaC030 . 8 58g和 V2055. 196g，將原料混合物與瑪瑙球、無水乙醇按質(zhì)量比為1 : 2 : 2裝入尼龍球磨罐中，充 分混合球磨8小時，80~100°C干燥3小時。
[0024] 2、將步驟1干燥后的混合物置于氧化鋁坩堝內(nèi)，在500°C下預燒3小時，得到預燒 粉。
[0025] 3、將預燒粉裝入尼龍球磨罐中，加入瑪瑙球和無水乙醇，預燒粉與瑪瑙球、無水乙 醇的質(zhì)量比為1 : 2 : 2,充分混合球磨8小時，80~100°C干燥3小時。
[0026] 4、向步驟3干燥后的預燒粉中加入其質(zhì)量5%的質(zhì)量分數(shù)為5%的聚乙烯醇水溶 液進行造粒，過120目篩，用粉末壓片機在4MPa壓力下將其壓制成直徑為10mm、厚度為5mm 的圓柱形生坯。
[0027] 5、將圓柱形生坯在550°C燒結(jié)4小時，制備成超低溫燒結(jié)溫度穩(wěn)定型釩基微波介 質(zhì)陶瓷材料。
[0028] 實施例2
[0029] 在實施例1的步驟1中，按照Baa8Caa2V206的化學計量比稱取原料BaCO34. 388g、 CaC030 . 5 56g和V2055. 056g，將原料混合物與瑪瑙球、無水乙醇按質(zhì)量比為1 : 2 : 2裝入 尼龍球磨罐中，充分混合球磨8小時，80~100°C干燥3小時。其他步驟與實施例1相同， 制備成超低溫燒結(jié)溫度穩(wěn)定型釩基微波介質(zhì)陶瓷材料。
[0030] 實施例3
[0031] 在實施例1的步驟1中，按照Ba^Caa.AO^化學計量比稱取原料BaCO33. 479g、 CaC03l. 176g和V2055. 345g，將原料混合物與瑪瑙球、無水乙醇按質(zhì)量比為1 : 2 : 2裝入 尼龍球磨罐中，充分混合球磨8小時，80~100°C干燥3小時。其他步驟與實施例1相同， 制備成超低溫燒結(jié)溫度穩(wěn)定型釩基微波介質(zhì)陶瓷材料