[发明专利]一种低烧微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子陶瓷，特别涉及一种低烧微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是近二十多年来发展起来的一种新型信息功能陶瓷材料，在全球广泛运用的地面和卫星通信包括无线电、全球卫星定位系统（GPS）和用于环境检测的直播卫星中发挥着关键作用。随着微波通讯、卫星广播和智能系统的飞速发展，导致介质谐振器、滤波器和介质天线的需求增加。

低温共烧技术（LTCC，Low Temperature Co-fired ceramic）是近年来迅速发展起来的一种新型多层电路整合技术，以其为基础的多层结构设计可有效减小器件体积，适用多层结构微波元件的及现代移动通信系统小型化需求，并能够采用价格低廉而导电性能优良的金属为电极，从而降低生产成本。因此研制能与Ag、Al共烧的微波介质陶瓷材料是今后的发展方向。

作为LTCC材料，不仅希望有较高的介电常数（Er），高的品质因数（Qxf值）与小的谐振频率温度系数（Tcf），更要求材料具有较低的烧结温度（一般低于900℃），以便能与高导电率的银或铝金属内电极共烧。目前，实现微波介质陶瓷材料的低温烧结一般有3个方法：（1）添加低熔点氧化物或低熔点玻璃等助剂；2）选择自身烧结温度低的陶瓷体系；（3）改进粉体工艺方法， 如采用湿化学合成方法（溶胶-凝胶法、共沉淀法和水热合成法）等；此外还可使用超细粉体作为起始原料促进活性烧结，降低烧结温度。其中，化学合成与采用细颗粒材料方法的成本较高，不适合大规模生产；而掺入烧结助剂虽能明显地降低烧结温度，同时也恶化了材料的微波介电性能。因此，开发具有低烧结温度且性能优异的微波介质陶瓷材料体系极具应用前景。

发明内容

为了开发新型低烧微波介质材料以及克服现有微波介质材料存在的不能兼备材料低温化与优异微波介电性能等问题，本发明的目的之一是提供一种低烧微波介质陶瓷材料，该材料能与银电极共烧，可应用于LTCC技术中。本发明的另一个目的是提供这种低烧微波介质陶瓷材料的制备方法，该方法不需要添加任何助烧剂，且较低的烧结温度进行低温烧结。

本发明的低烧微波介质陶瓷材料，其结构表达式为：(Li_0.5Re_0.5)_xBi_1-xW_xV_1-xO₄ ，式中：Re= La、Nd、 Sm、Dy或Gd，0.05≤x≤0.1。

所述的低烧微波介质陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将原料Bi₂O₃，V₂O₅，Li₂CO₃, La₂O₃, Nd₂O₃, Sm₂O₃, Dy₂O₃, Gd₂O₃和WO₃ 按配方通式BiVO₄和Li_0.5Re_0.5WO₄分别配料，湿法球磨后烘干，预烧合成两种主晶相；

2）将预烧后的两种主晶相按配方通式(Li_0.5Re_0.5)_xBi_1-xW_xV_1-xO₄配料，其中0.05≤x≤0.1，再次湿法球磨后，烘干；

3）将步骤2）所得物造粒，压制成型，低温烧结，即得。

在步骤1），湿法球磨使用的介质为酒精或去离子水，球磨时间20~40小时。

在步骤1），BiVO₄在450~500℃预烧3~5小时，Li_0.5Re_0.5WO₄在550~650℃预烧3~5小时。

在步骤2），再次湿法球磨使用的介质为酒精或去离子水，球磨时间20~40小时。

在步骤2），烘干温度为60~100℃，烘干时间为8~24小时。