[发明专利]一种白钨矿型微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子陶瓷及其制备领域，特别是涉及一种白钨矿型微波介质陶瓷材料及其制备。

背景技术

微波介质陶瓷是近三十年来迅速发展起来的新型功能电子陶瓷材料，它具有损耗低、频率温度系数小、介电常数高等特点。用这种微波陶瓷材料可以制成介质谐振器、介质滤波器、双工器、微波介质天线、介质稳频振荡器、介质波导传输线等器件，这些器件广泛应用于移动通信、卫星电视广播通信、雷达、卫星定位导航系统等等众多领域。

应用于现代通讯技术的微波介质陶瓷材料在性能上应满足以下要求：1，系列化的介电常数ε_r，以满足不同器件对不同频率段的要求；2，尽可能小的介质损耗tanδ或高的品质因子Q值（Q=1/tanδ，常用Q×f来表示，f为工作频率或谐振频率，具有实用价值的材料的Q值至少应该在1000以上，Q×f>5000GHz。例如Al₂O₃基材料，其Q×f可高达上百万），以保证优良的选频特性；3，趋于零的谐振频率温度系数TCF（τ_f）（对大部分介质材料来说，其τ_f取决于介电常数温度系数），从而保证器件良好的温度稳定性；4，低成本环保材料。

为了满足器件小型化以及集成化的发展需要，寻找、制备与研究高介电常数（ε_r>45，高K值）、低损耗（Q×f>5000GHz）、近零谐振频率温度系数（TCF=0ppm/°C）、低成本（不含或者含有少量贵重金属）、环保（至少无铅，尽量不含或者含有较少有毒原材料）的新型微波介质陶瓷始终是当前研究的热点与重点。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例第一方面提供了一种白钨矿型微波介质陶瓷材料，微波介电常数高，微波性能良好，谐振频率温度系数可调，以及，该白钨矿型微波介质陶瓷材料不需添加任何助烧剂就可以低温烧结制得，化学组成及制备工艺简单，物相单一。本发明实施例第二方面提供了一种白钨矿型微波介质陶瓷材料的制备方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种白钨矿型微波介质陶瓷材料，结构表达式为：Bi(V_1-xIn_x/3Mo_2x/3)MoO₄,0.06≤x≤0.12。

其中，一种白钨矿型微波介质陶瓷材料以ABO₄这种典型的白钨矿组成为基础，Bi⁺³离子占据A位，V⁵⁺、In³⁺、Mo⁶⁺离子联合占据B位。

优选地，0.08≤x≤0.10。

优选地，所述白钨矿型微波介质陶瓷材料的微波介电常数ε_r为70～75，品质因数Q×f值为9230GHz～10110GHz，谐振频率温度系数τ_f为-210ppm/°C～+135ppm/°C。

本发明实施例第一方面提供的白钨矿型微波介质陶瓷材料的微波介电常数高，微波性能良好，谐振频率温度系数可调，可以作为射频多层陶瓷电容器、片式微波介质谐振器或滤波器、低温共烧陶瓷系统（LTCC）、陶瓷天线、多芯片组件（MCM）等介质材料使用。

第二方面，本发明实施例提供了一种白钨矿型微波介质陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将原料V₂O₅、In₂O₃、MoO₃和Bi₂O₃按通式Bi(V_1-xIn_x/3Mo_2x/3)MoO₄中的化学计量比进行配料，0.06≤x≤0.12；

2）将步骤1）中的配料混合，球磨3～6个小时，在100°C～200°C下烘干，过筛后压制得块状体；

3）将块状体经650°C～750°C预烧，并保温4～6小时，制得样品烧块；

4）将样品烧块粉碎，并经过5～6个小时的二次球磨，在100°C～200°C下烘干、造粒，造粒后过筛，制得瓷料粉末；

5）将瓷料粉末压制成型，在780°C～840°C下烧结2～3个小时成瓷，制得白钨矿型微波介质陶瓷材料。