一种低介微波介质陶瓷材料及其LTCC材料制造技术

本发明专利技术属于微波介质陶瓷技术领域，更具体地，涉及一种低介微波介质陶瓷及其LTCC材料。将化学通式为Ca

A low dielectric microwave dielectric ceramic material and its LTCC material

【技术实现步骤摘要】
一种低介微波介质陶瓷材料及其LTCC材料
本专利技术属于微波介质陶瓷
，更具体地，涉及一种低介微波介质陶瓷及其LTCC材料。
技术介绍
微波介质陶瓷是指应用于微波频段(300MHz～30GHz)电路中作为介质的陶瓷材料。随着通信设备运行频率不断的提高，信号延迟现象会变得更加明显，系统损耗和发热量也会随之增大，系统稳定性会逐渐变差。而低相对介电常数能减小材料与电极之间的交互耦合损耗，并且能提高电信号的传输速率。因此低相对介电常数的微波介质陶瓷的研究尤为重要。低温共烧陶瓷(LowTemperatureCo-firedCeramics,LTCC)技术是上世纪80年代中期出现的一种新型的多层基板工艺技术，因其烧结温度低(950℃以下)，可与金属导体共烧，从而提高了电子器件性能。同时，由于采用了独特的多层共烧工艺，从而极大地降低了工艺复杂性，提高了元件的可靠性。低温共烧技术的出现使得微波元器件的小型化、多功能、高频化和高可靠性得到快速发展。为了满足电子材料在高频应用的要求，制备出一种低相对介电常数的LTCC微波介质陶瓷显得尤为重要。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种化合物在制备微波介质陶瓷材料及其LTCC材料中的应用，拓宽了低相对介电常数的LTCC微波介质陶瓷材料的选择范围。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种化合物在制备微波介质陶瓷中的应用，该化合物的化学式为Ca2RE8Si6O26，其中RE为稀土元素Nd、Sm或Er。r>优选地，采用所述化合物制备得到的微波介质陶瓷的相对介电常数在13.4至14.0之间，品质因数Q×f为16300～18600GHz，谐振频率温度系数τf的范围为：-38.1ppm/℃≤τf≤-17.8ppm/℃。优选地，该应用方法包括如下步骤：(1)按照化学表达式为Ca2RE8Si6O26的化学计量比称取CaCO3、Re2O3和SiO2，其中RE为稀土元素Nd、Sm或Er，称量后湿法球磨处理，球磨后烘干，然后进行预烧，得到预烧陶瓷粉体；(2)将步骤(1)得到的预烧陶瓷粉体，再次进行湿法球磨处理，烘干后加入粘合剂造粒，压片后进行烧结，获得所述微波介质陶瓷。优选地，步骤(1)所述预烧的温度为1075℃～1125℃，预烧时间为3～8小时。优选地，步骤(2)所述粘结剂为PVA或石蜡，粘合剂加入的质量分数为5％～10％。优选地，步骤(2)所述烧结的温度为1350℃～1400℃，烧结时间为3～8小时。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种LTCC微波介质陶瓷，所述LTCC微波介质陶瓷包括主晶相和烧结助剂，其中所述主晶相的化学表达式为Ca2RE8Si6O26，其中RE为稀土元素Nd、Sm或Er；其烧结助剂为CaO-La2O3-B2O3-SiO2玻璃。优选地，所述烧结助剂的添加量为5～8wt％。优选地，所述LTCC微波介质陶瓷烧结温度为950℃以下；相对介电常数为13.1～11.0，品质因数为4017～3410GHz，谐振频率温度系数为-22.7～-43.2ppm/℃。按照本专利技术另一个方面，提供了一种所述LTCC微波介质陶瓷的制备方法，包括如下步骤：(1)按照化学表达式Ca2RE8Si6O26的化学计量比称取CaCO3、Re2O3和SiO2，其中RE为稀土元素Nd,Sm或Er，称量后湿法球磨处理，球磨后烘干，然后在进行预烧，得到预烧的陶瓷粉体；(2)将步骤(1)得到的预烧陶瓷粉体与烧结助剂CaO-La2O3-B2O3-SiO2玻璃混合，再次进行湿法球磨处理，烘干后加入粘合剂造粒，压片后在低于950℃温度下进行烧结，获得所述LTCC微波介质陶瓷。优选地，步骤(1)所述预烧的温度为1075℃～1125℃，预烧时间为3～8小时，预烧的目的是得到陶瓷粉体的预烧相。优选地，步骤(2)所述烧结助剂的添加量为5～8wt％。优选地，步骤(2)所述粘结剂为PVA或石蜡，粘合剂加入的质量分数为5％～10％。优选地，步骤(2)所述烧结的温度为850℃～875℃，烧结时间为3～8小时。按照本专利技术的另一方面，提供了一种化合物在制备LTCC微波介质陶瓷中的应用，该化合物的化学式为Ca2RE8Si6O26，其中RE为稀土元素Nd,Sm或Er；所述LTCC微波介质陶瓷包括主晶相和烧结助剂，其中所述主晶相的化学表达式为Ca2RE8Si6O26，其中RE为稀土元素Nd,Sm或Er；其烧结助剂为CaO-La2O3-B2O3-SiO2玻璃。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本专利技术将化学通式为Ca2RE8Si6O26(RE＝Nd,Sm,Er)的化合物用于制备微波介质陶瓷材料，该新型微波介质陶瓷具有低相对介电常数和优异的品质因数，具有相成分单一、性能稳定的优点。(2)本专利技术提供了一种同时具有低相对介电常数、优异的微波介电性能以及烧结温度低于950℃的采用LTCC制备工艺制备得到的LTCC材料及其制备方法。本专利技术的制备工艺简单，对环境无污染，原材料价格便宜，是一种理想的LTCC制备工艺。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供了一种化合物在制备微波介质陶瓷中的应用，该化合物的化学式为Ca2RE8Si6O26，其中RE为稀土元素Nd、Sm或Er。将该化合物用于制备微波介质陶瓷时，所述微波介质陶瓷具有低相对介电常数和优异的品质因数(Q×f＝16300～18600GHz)，其相对介电常数比较稳定，在13.4至14.0之间，所述的微波介质陶瓷具有低相对介电常数的同时还具有较为近零的谐振频率温度系数(-38.1ppm/℃≤τf≤-17.8ppm/℃)。一些实施例中，按照如下方法制备得到所述微波介质陶瓷：(1)按照化学表达式为Ca2RE8Si6O26的化学计量比称取CaCO3、Re2O3和SiO2，其中RE为稀土元素Nd、Sm或Er，称量后湿法球磨处理，球磨后烘干，然后进行预烧，得到预烧陶瓷粉体；(2)将步骤(1)得到的预烧陶瓷粉体，再次进行湿法球磨处理，烘干后加入粘合剂造粒，压片后进行烧结，获得所述微波介质陶瓷。一些实施例中，步骤(1)所述预烧的温度为1075℃～1125℃，预烧时间为3～8小时，预烧的目的是得到陶瓷粉体的预烧相。一些实施例中，步骤(2)所述粘结剂为PVA或石蜡，粘合剂加入的质量分数为5％～10％，即粘合剂的加入量为所述预烧陶瓷粉体质量的5％～10％。一些实施例中，步骤(2)所述烧结的温度为1350℃～1400℃，烧结时间为3～8小时。本专利技术一些实施例中，在将上述化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化合物在制备微波介质陶瓷中的应用，该化合物的化学式为Ca

【技术特征摘要】
1.一种化合物在制备微波介质陶瓷中的应用，该化合物的化学式为Ca2RE8Si6O26，其中RE为稀土元素Nd、Sm或Er。


2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，采用所述化合物制备得到的微波介质陶瓷的相对介电常数在13.4至14.0之间，品质因数Q×f为16300～18600GHz，谐振频率温度系数τf的范围为：-38.1ppm/℃≤τf≤-17.8ppm/℃。


3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，该应用方法包括如下步骤：
(1)按照化学表达式为Ca2RE8Si6O26的化学计量比称取CaCO3、Re2O3和SiO2，其中RE为稀土元素Nd、Sm或Er，称量后湿法球磨处理，球磨后烘干，然后进行预烧，得到预烧陶瓷粉体；
(2)将步骤(1)得到的预烧陶瓷粉体，再次进行湿法球磨处理，烘干后加入粘合剂造粒，压片后进行烧结，获得所述微波介质陶瓷。


4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，步骤(1)所述预烧的温度为1075℃～1125℃，预烧时间为3～8小时；步骤(2)所述烧结的温度为1350℃～1400℃，烧结时间为3～8小时。


5.一种LTCC微波介质陶瓷，其特征在于，所述LTCC微波介质陶瓷包括主晶相和烧结助剂，其中所述主晶相的化学表达式为Ca2RE8Si6O26，其中RE为稀土元素Nd、Sm或Er；其烧结助剂为CaO-La2O3-...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷文，杜康，吕文中，王晓川，汪小红，范桂芬，付明，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42