低温烧结微波介电陶瓷Ca2Bi2O5及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低温烧结微波介电陶瓷及其制备方法。低温烧结微波介电陶瓷的组成为Ca2Bi2O5。（1）将纯度为99.9%以上的CaCO3和Bi2O3的原始粉末按Ca2Bi2O5化学式称量配料。（2）将步骤（1）原料湿式球磨混合12小时，溶剂为蒸馏水，烘干后在750℃大气气氛中预烧6小时。（3）在步骤（2）制得的粉末中添加粘结剂并造粒后，再压制成型，最后在820~850℃大气气氛中烧结4小时；所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液，剂量占粉末总质量的3%。本发明专利技术制备的陶瓷在820~850℃烧结良好，其介电常数达到19～20，品质因数Qf值高达62000-89000GHz，谐振频率温度系数小，在工业上有着极大的应用价值。

Low temperature sintering microwave dielectric ceramic Ca2Bi2O5 and preparation method thereof

The invention discloses a low temperature sintering microwave dielectric ceramic and a preparation method thereof. The composition of low temperature sintered microwave dielectric ceramics is Ca2Bi2O5. (1) the raw powder of CaCO3 and Bi2O3 with purity above 99.9% shall be weighed according to Ca2Bi2O5 chemical formula. (2) mixing the steps (1) with wet milling of raw materials for 12 hours, the solvent being distilled water, and drying for 6 hours at 750 DEG C in the atmosphere. (3) in step (2) prepared by adding binder in powder granulation, and then pressing, finally at 820~850 DEG C atmosphere sintering for 4 hours; the mass concentration using the adhesive for polyvinyl alcohol solution of 5%, accounting for 3% of the total mass of powder dose. The ceramic prepared by the invention has good sintering at 820~850 DEG C, the dielectric constant reaches 19~20, the quality factor Qf is as high as 62000-89000GHz, and the resonant frequency and temperature coefficient are small, and the utility model has great application value in industry.

【技术实现步骤摘要】
低温烧结微波介电陶瓷Ca2Bi2O5及其制备方法
本专利技术涉及介电陶瓷材料，特别是涉及在微波频率使用的介质基板、谐振器和滤波器等微波元器件的微波介电陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
微波介电陶瓷是指应用于微波频段(主要是UHF、SHF频段)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，在现代通讯中被广泛用作谐振器、滤波器、介质基片和介质导波回路等元器件，是现代通信技术的关键基础材料，已在便携式移动电话、汽车电话、无绳电话、电视卫星接受器和军事雷达等方面有着十分重要的应用，在现代通讯工具的小型化、集成化过程中正发挥着越来越大的作用。应用于微波频段的介电陶瓷，应满足如下介电特性的要求:(1)系列化介电常数ε ^以适应不同频率及不同应用场合的要求；(2)高的品质因数Q值或介质损耗tan δ以降低噪音，一般要求Qf≤3000 GHz; (3)谐振频率的温度系数^尽可能小以保证器件具有好的热稳定性，一般要求_10/°C≤if≤+10 ppm/°C。国际上从20世纪30年代末就有人尝试将电介质材料应用于微波技术。根据相对介电常数ε r的大小与使用频段的不同，通常可将已被开发和正在开发的微波介电陶瓷分为4类。(I)超低介电常数 微波介电陶瓷，主要代表是Al203-Ti02、Y2BaCuO5, MgAl2O4和Mg2SiO4等，其ε ^≤20，品质因数QXf > 50000GHz，τ ; ^ 10 ppm/° C。主要用于微波基板以及高端微波元器件。(2)低ε r和高Q值的微波介电陶瓷，主要是BaO-MgO-Ta2O5, BaO-ZnO-Ta2O5或BaO-MgO-Nb2O5, BaO-ZnO-Nb2O5系统或它们之间的复合系统MWDC材料。其ε =25~30，Q= (I~2) X 104(在f≤10 GHz下)，O0主要应用于f≤8 GHz的卫星直播等微波通信机中作为介质谐振器件。(3)中等和Q值的微波介电陶瓷，主要是以BaTi409、Ba2Ti9O2tl和(Zr、Sn) TiO4等为基的 MWDC 材料，其 Er = 35 ~40，Q= (6 ~9) XlO3 (在 f=3 ~一4GHz 下)，τ; ^ 5ppm/° C。主要用于4~8 GHz频率范围内的微波军用雷达及通信系统中作为介质谐振器件。(4)高ε ^而Q值较低的微波介电陶瓷，主要用于0.8~4GHz频率范围内民用移动通讯系统，这也是微波介电陶瓷研究的重点。80年代以来，Kolar, Kato等人相继发现并研究了类钙钛矿钨青铜型BaO — Ln2O3 — TiO2系列(Ln=La、Sm、Nd或Pr等，简称BLT系)、复合韩钦矿结构CaO —Li2O一Ln2O3一TiO2系列、铅基系列材料、CahLn2xjZ3TiO3系等闻ε !?微波介电陶瓷，其中BLT体系的BaO— Nd2O3— TiO2材料介电常数达到90，铅基系列(Pb，Ca)ZrO3介电常数达到105。以上这些材料体系的烧结温度一般高于1300° C，不能直接与Ag和Cu等低熔点金属共烧形成多层陶瓷电容器。近年来，随着低温共烧陶瓷技术(Low TemperatureCo-fired Ceramics, LTCC)的发展和微波多层器件发展的要求，国内外的研究人员对一些低烧体系材料进行了广泛的探索和研究，主要是采用微晶玻璃或玻璃-陶瓷复合材料体系，因低熔点玻璃相具有相对较高的介质损耗，玻璃相的存在大大提高了材料的介质损耗。因此研制无玻璃相的低烧微波介质陶瓷材料是当前研究的重点，目前可低温烧结的高性能微波介质陶瓷体系仍然非常有限，这在很大程度上限制了低温共烧技术及微波多层器件的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有低损耗与良好的温度稳定性，同时高频介电常数达到19~20，Qf值高达62000-89000GHZ，可在820_850°C烧结的微波介电陶瓷及其制备方法。本专利技术的微波介电陶瓷的化学组成式为:Ca2Bi205。所述微波介电陶瓷的制备方法具体步骤为:(I)将纯度为99.9%以上的CaCO3和Bi2O3的原始粉末按Ca2Bi2O5化学式称量配料。(2)将步骤(1)原料湿式球磨混合12小时，溶剂为蒸馏水，烘干后在750°C大气气氛中预烧6小时。(3)在步骤(2)制得的粉末中添加粘结剂并造粒后，再压制成型，最后在82(T850°C大气气氛中烧结4小时；所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液，剂量占粉末总质量的3%。本专利技术制备的陶瓷在720_750°C烧结良好，其介电常数达到19~20，品质因数Qf值高达6200(T89000GHz，谐振频率温度系数小，因此在工业上有着极大的应用价值。【具体实施方式】实施例: 表1示出了构成本专利技术的不同烧结温度的3个具体实施例及其微波介电性能。其制备方法如上所述，用圆柱介质谐振器法进行微波介电性能的评价。本专利技术决不限于以上实施例。烧结温度的上下限、区间取值都能实现本专利技术，在此不一一列举实施例。本陶瓷可广泛用于各种介质基板、谐振器和滤波器等微波器件的制造，可满足移动通信、卫星通信等系统的技术需要。表1: (TI(GHz)*..1-Ca2Bi2O5-820^ 19.3-p 62000^ -如2-Ca3Bi2Oy840-r 19.9^ 89000^ -3?3:Ca2Bi2O5-85如 19.7- 8600(k -3^本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合氧化物作为低温烧结微波介电陶瓷的应用，其特征在于所述复合氧化物的化学组成式为Ca2Bi2O5：?所述复合氧化物的制备方法具体步骤为：（1）将纯度为99.9%以上的CaCO3和Bi2O3的原始粉末按Ca2Bi2O5化学式称量配料；（2）将步骤（1）原料湿式球磨混合12小时，溶剂为蒸馏水，烘干后在750℃大气气氛中预烧6小时；（3）在步骤（2）制得的粉末中添加粘结剂并造粒后，再压制成型，最后在820~850℃大气气氛中烧结4小时；所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液，剂量占粉末总质量的3%。

【技术特征摘要】
1.一种复合氧化物作为低温烧结微波介电陶瓷的应用，其特征在于所述复合氧化物的化学组成式为Ca2Bi2O5: 所述复合氧化物的制备方法具体步骤为:(1)将纯度为99.9%以上的CaCO3和Bi2O3的原始粉末按Ca2Bi2O5化学式称量配料； (2)将步骤(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洁，方亮，唐莹，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：