CN104291820B - 近零谐振频率温度系数的低介电常数微波介质陶瓷AgNb5Bi2O16 - Google Patents
近零谐振频率温度系数的低介电常数微波介质陶瓷AgNb5Bi2O16 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104291820B CN104291820B CN201410501840.6A CN201410501840A CN104291820B CN 104291820 B CN104291820 B CN 104291820B CN 201410501840 A CN201410501840 A CN 201410501840A CN 104291820 B CN104291820 B CN 104291820B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- agnb
- hours
- resonance frequency
- microwave
- temperature coefficient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
本发明公开了一种近零谐振频率温度系数的低介电常数微波介质陶瓷AgNb5Bi2O16及其制备方法。(1)将纯度为99.9%(重量百分比)以上的Ag2CO3、Nb2O5和Bi2O3的原始粉末按AgNb5Bi2O16的组成称量配料;(2)将步骤(1)原料湿式球磨混合12小时,球磨介质为蒸馏水,烘干后在800℃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880~900℃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,聚乙烯醇的添加量占粉末总质量的3%。本发明制备的陶瓷在880~900℃烧结良好,介电常数达到27.8~28.5,其品质因数Qf值高达50000-54000GHz,谐振频率温度系数近零,在工业上有着极大的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及介电陶瓷材料,特别是涉及用于制造微波频率使用的陶瓷介质基板、谐振器与滤波器等微波元器件的介电陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
微波介电陶瓷是指应用于微波频段(主要是UHF和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εr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tanδ以降低噪音,一般要求Qf≥3000GHz;(3)谐振频率的温度系数τ?尽可能小以保证器件具有好的热稳定性,一般要求-10/℃≤τ?≤+10ppm/℃。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,并制备出TiO2微波介质滤波器,但其谐振频率温度系数τ?太大而无法实用化。上世纪70年代以来,开始了大规模的对介质陶瓷材料的开发工作,根据相对介电常数εr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质陶瓷分为4类。
(1)超低介电常数微波介电陶瓷,主要代表是Al2O3-TiO2、Y2BaCuO5、MgAl2O4和Mg2SiO4等,其εr≤20,品质因数Q×f≥50000GHz,τ?≤10ppm/°C。主要用于微波基板以及高端微波元器件。
(2)低εr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***或它们之间的复合***MWDC材料。其εr=25~30,Q=(1~2)×104(在f≥10GHz下),τ?≈0。主要应用于f≥8GHz的卫星直播等微波通信机中作为介质谐振器件。
(3)中等εr和Q值的微波介电陶瓷,主要是以BaTi4O9、Ba2Ti9O20和(Zr、Sn)TiO4等为基的MWDC材料,其εr=35~40,Q=(6~9)×103(在f=3~-4GHz下),τ?≤5ppm/°C。主要用于4~8GHz频率范围内的微波军用雷达及通信***中作为介质谐振器件。
(4)高εr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***,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)、复合钙钛矿结构CaO—Li2O—Ln2O3—TiO2系列、铅基系列材料、Ca1-xLn2x/3TiO3系等高εr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(LowTemperatureCo-firedCeramics,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。
在探索与开发新型可低烧微波介电陶瓷材料的过程中,固有烧结温度低的Li基化合物、Bi基化合物、钨酸盐体系化合物和碲酸盐体系化合物等材料体系得到了广泛关注与研究,但是由于微波介电陶瓷的三个性能指标(εr与Q·f和τ?)之间是相互制约的关系(见文献:微波介质陶瓷材料介电性能间的制约关系,朱建华,梁飞,汪小红,吕文中,电子元件与材料,2005年3月第3期),满足三个性能要求且可低温烧结的单相微波介质陶瓷非常少,主要是它们的谐振频率温度系数通常过大或者品质因数偏低而无法实际生产应用。目前对微波介质陶瓷的研究大部分是通过大量实验而得出的经验总结,却没有完整的理论来阐述微观结构与介电性能的关系,因此,在理论上还无法从化合物的组成与结构上预测其谐振频率温度系数和品质因数等微波介电性能,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。探索与开发既能低温烧结同时具有近零谐振频率温度系数与较高品质因数的低介电常数微波介电陶瓷是本领域技术人员一直渴望解决但始终难以获得成功的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种在微波频段下具有近零谐振频率温度系数与低介电损耗,同时可低温烧结的低介电常数微波介电陶瓷材料及其制备方法。
本发明的微波介电陶瓷材料的化学组成为AgNb5Bi2O16。
本微波介电陶瓷材料的制备方法步骤为:
(1)将纯度为99.9%(重量百分比)以上的Ag2CO3、Nb2O5和Bi2O3的原始粉末按AgNb5Bi2O16的组成称量配料。
(2)将步骤(1)原料湿式球磨混合12小时,球磨介质为蒸馏水,烘干后在800℃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880~900℃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,聚乙烯醇添加量占粉末总质量的3%。
本发明制备的陶瓷在880~900℃烧结良好,介电常数达到27.8~28.5,其谐振频率的温度系数τ?近零,温度稳定性好;品质因数Qf值高达50000-54000GHz,可广泛用于各种高频陶瓷基板、谐振器和滤波器等微波器件的制造,可满足低温共烧技术及微波多层器件的技术需要,在工业上有着极大的应用价值。
具体实施方式
实施例:
表1示出了构成本发明的不同烧结温度的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。
本陶瓷可广泛用于各种介质基板等微波器件的制造,可满足移动通信和卫星通信等***的技术需要。
表1:
Claims (1)
1.一种近零谐振频率温度系数的低介电常数微波介质陶瓷,其特征在于所述微波介质陶瓷的化学组成为:AgNb5Bi2O16;
所述微波介质陶瓷的制备方法具体步骤为:
(1)将纯度为99.9%(重量百分比)以上的Ag2CO3、Nb2O5和Bi2O3的原始粉末按AgNb5Bi2O16的组成称量配料;
(2)将步骤(1)原料湿式球磨混合12小时,球磨介质为蒸馏水,烘干后在800℃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880~900℃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,聚乙烯醇添加量占粉末总质量的3%。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410501840.6A CN104291820B (zh) | 2014-09-27 | 2014-09-27 | 近零谐振频率温度系数的低介电常数微波介质陶瓷AgNb5Bi2O16 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410501840.6A CN104291820B (zh) | 2014-09-27 | 2014-09-27 | 近零谐振频率温度系数的低介电常数微波介质陶瓷AgNb5Bi2O16 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104291820A CN104291820A (zh) | 2015-01-21 |
CN104291820B true CN104291820B (zh) | 2016-01-13 |
Family
ID=52311814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410501840.6A Active CN104291820B (zh) | 2014-09-27 | 2014-09-27 | 近零谐振频率温度系数的低介电常数微波介质陶瓷AgNb5Bi2O16 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104291820B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109650885B (zh) * | 2018-12-11 | 2022-02-08 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种掺镧铌酸银无铅反铁电储能陶瓷材料及其制备方法 |
CN110981477B (zh) * | 2019-12-31 | 2022-04-29 | 西安理工大学 | 一种氧化钕掺杂铌酸银陶瓷的制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1242348A (zh) * | 1998-07-22 | 2000-01-26 | 阿迈克斯有限公司 | 电介质陶瓷组合物 |
CN103232241A (zh) * | 2013-04-22 | 2013-08-07 | 西安交通大学 | 一种超低温烧结的复合微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
CN103467092A (zh) * | 2013-08-27 | 2013-12-25 | 西安工业大学 | 一种温度稳定型低温烧结ltcc微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用 |
-
2014
- 2014-09-27 CN CN201410501840.6A patent/CN104291820B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1242348A (zh) * | 1998-07-22 | 2000-01-26 | 阿迈克斯有限公司 | 电介质陶瓷组合物 |
CN103232241A (zh) * | 2013-04-22 | 2013-08-07 | 西安交通大学 | 一种超低温烧结的复合微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
CN103467092A (zh) * | 2013-08-27 | 2013-12-25 | 西安工业大学 | 一种温度稳定型低温烧结ltcc微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104291820A (zh) | 2015-01-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104261825B (zh) | 可低温烧结的超低介电常数微波介质陶瓷Li3BiW8O27 | |
CN104311017B (zh) | 一种钒基温度稳定型低温烧结微波介电陶瓷及其制备方法 | |
CN104311031B (zh) | 可低温烧结的低介电常数微波介质陶瓷Ca3Y4V2O14 | |
CN105294075A (zh) | 高品质因数温度稳定型微波介电陶瓷Li2ZnGe2O6及其制备方法 | |
CN104261826B (zh) | 超低介电常数微波介电陶瓷ZnY3VO8 | |
CN104311008B (zh) | 温度稳定型中介电常数微波介电陶瓷BaNb4V2O16及其制备方法 | |
CN104261832B (zh) | 可低温烧结的超低介电常数微波介质陶瓷BaY4V2O12 | |
CN104291807B (zh) | 近零谐振频率温度系数的低介电常数微波介质陶瓷Ag3LiTi2O6 | |
CN104311020B (zh) | 一种温度稳定型超低介电常数微波介电陶瓷及其制备方法 | |
CN104311022B (zh) | 超低介电常数微波介电陶瓷Li2Bi3V7O23及其制备方法 | |
CN104291820B (zh) | 近零谐振频率温度系数的低介电常数微波介质陶瓷AgNb5Bi2O16 | |
CN104261827B (zh) | 可低温烧结的低介电常数微波介质陶瓷Bi2MgW5O19 | |
CN104261824B (zh) | 可低温烧结的超低介电常数微波介电陶瓷Bi2ZnW3O13 | |
CN104311019B (zh) | 一种温度稳定型超低介电常数微波介电陶瓷及其制备方法 | |
CN104446379B (zh) | 一种温度稳定型超低介电常数微波介电陶瓷及其制备方法 | |
CN104311025B (zh) | 一种超低介电常数微波介电陶瓷MgSi4V6O24及其制备方法 | |
CN104446446B (zh) | 一种可低温烧结的中介电常数微波介电陶瓷及其制备方法 | |
CN104370544B (zh) | 可低温烧结的温度稳定型超低介电常数微波介电陶瓷 | |
CN105218084A (zh) | 低介电常数微波介电陶瓷Li4Ba2BiV3O13及其制备方法 | |
CN105503157A (zh) | 温度稳定型低介电常数微波介电陶瓷Ba3Li2Ge2O8及其制备方法 | |
CN104844209A (zh) | 温度稳定型低介电常数微波介电陶瓷Li2NdV5O15 | |
CN104261830B (zh) | 温度稳定型超低介电常数微波介电陶瓷BaBi2W6O22 | |
CN104230340B (zh) | 可低温烧结的低介电常数微波介质陶瓷Ba5ZnW3O15 | |
CN104311028B (zh) | 超低介电常数微波介电陶瓷Li3NdWO6及其制备方法 | |
CN104311027B (zh) | 超低介电常数微波介电陶瓷Li4SiWO7及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201223 Address after: 215600 room a1307, 109 Shazhou West Road, yangshe Town, Zhangjiagang City, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Suzhou Hongwu Technology Intermediary Service Co.,Ltd. Address before: 541004 the Guangxi Zhuang Autonomous Region Guilin Construction Road No. 12 Patentee before: GUILIN University OF TECHNOLOGY |
|
TR01 | Transfer of patent right |