System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种低温烧结(Eu1-xGdx)2Zr3(MoO4)9微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用技术_技高网
当前位置: 首页 > 专利查询>肇庆学院专利>正文

一种低温烧结(Eu1-xGdx)2Zr3(MoO4)9微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用技术

技术编号:43344110 阅读:2 留言:0更新日期:2024-11-15 20:40
本发明专利技术提供了一种低温烧结(Eu<subgt;1‑x</subgt;Gd<subgt;x</subgt;)<subgt;2</subgt;Zr<subgt;3</subgt;(MoO<subgt;4</subgt;)<subgt;9</subgt;微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用,属于微波介质陶瓷材料领域。本发明专利技术按照(Eu<subgt;1‑x</subgt;Gd<subgt;x</subgt;)<subgt;2</subgt;Zr<subgt;3</subgt;(MoO<subgt;4</subgt;)<subgt;9</subgt;的化学计量比称量原料Eu<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、Gd<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、ZrO<subgt;2</subgt;和MoO<subgt;3</subgt;混合后经球磨、干燥、预烧、研磨得到混合原料粉末;将所述混合原料粉末球磨、干燥,然后压制成型后进行烧结,得到所述低温烧结(Eu<subgt;1‑x</subgt;Gd<subgt;x</subgt;)<subgt;2</subgt;Zr<subgt;3</subgt;(MoO<subgt;4</subgt;)<subgt;9</subgt;微波介质陶瓷材料。所制备的(Eu<subgt;1‑x</subgt;Gd<subgt;x</subgt;)<subgt;2</subgt;Zr<subgt;3</subgt;(MoO<subgt;4</subgt;)<subgt;9</subgt;陶瓷的密度在3.16‑4.03/cm<supgt;3</supgt;之间能更好的实现材料的轻量化,小型化,而且具有低介电常数εr=8.48和高品质因数Q×f=77961.1GHz,并且其致密温度为700℃,比银的熔点(961℃)低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波介质陶瓷材料领域,具体涉及一种低温烧结(eu1-xgdx)2zr3(moo4)9微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用。


技术介绍

1、微波介质陶瓷(mwdc),作为一类专为微波频段(覆盖uhf、shf频段,即300mhz至300ghz,对应波长范围从0.1mm至1m)设计的先进陶瓷材料,其在现代通信技术中扮演着至关重要的角色。此类材料不仅被用作介质核心,在微波电路中实现谐振、滤波、构建介质基板及导波路径等多种功能,还是推动通信设备向更小型化、高度集成化、高可靠性及成本效益优化的关键基石。

2、mwdc材料的应用广泛渗透于各类微波元器件之中,如谐振器、滤波器、介质基板以及介质波导等,这些元器件是构建现代高效、紧凑通信系统的基本构建块。通过利用mwdc的独特电学、磁学及介电性能,能够有效满足微波电路对高性能、小型化及经济性的严苛要求,从而助力通信技术不断突破边界,实现更快速、更稳定、更广泛的信息传输。

3、探索微波介质陶瓷材料的新应用、优化其性能以及降低生产成本,成为了当前行业研究的热点和重点。低温共烧陶瓷技术(ltcc,low temperature co-fired ceramics),由休斯公司于1982年开创,是一项革命性的材料科技,它巧妙运用厚膜工艺与多层陶瓷共烧设计,专为打造高集成、高性能的电子封装解决方案而生。此技术在提升设计自由度、优化布线密度及增强系统可靠性方面展现出非凡潜力。应用于ltcc技术的理想材料需满足以下严苛标准:1.介电性能优越:材料的介电常数(εr)需控制在5至20之间,这一区间对于高频信号传输至关重要,有助于确保电子元件间的良好耦合与信号完整性。2.低损耗特性:要求材料具有极低的介电损耗,以保障信号在传输过程中的能量损失最小化,提升整体系统效率。3.低温烧结能力:鉴于内电极材料如银(ag,熔点961℃)和铜(cu,熔点1084℃)的熔点限制,陶瓷材料的烧结温度必须低于这些金属电极的熔点,以确保在烧结过程中电极材料的完整性与功能性不受损害。4.良好的界面兼容性:陶瓷与电极材料间需实现无界面反应,且两者的烧结收缩率需高度匹配,以减少因材料间不匹配导致的应力集中、裂纹产生及性能下降等问题,从而提升封装结构的整体稳定性和可靠性。然而,当前市场上广泛使用的微波介质材料,其烧结温度普遍高于cu、ag等电极材料的熔点,这极大地限制了ltcc技术在更广泛领域的应用。因此,寻找并开发具有低烧结温度且满足上述所有性能要求的微波介质材料,成为了该领域亟待解决的关键技术难题。

4、获取具备低介电常数且能在低温下有效烧结的微波介质陶瓷材料,主要策略涵盖以下几方面:1.引入烧结助剂:通过向基础材料体系中掺入适量的低熔点氧化物或玻璃相成分作为烧结助剂。这些助剂在烧结过程中能形成液相,有效促进物质间的传递与扩散,进而显著降低所需的烧结温度。2.优化合成方法:尽管传统的固相法因其工艺流程简洁、适合大规模生产而广受欢迎,但其制备的粉体粒径分布不均,大颗粒降低了反应活性,导致烧结温度偏高。因此,探索更为精细的粉体制备技术成为降低烧结温度的关键路径之一。3.材料体系创新:直接选用具有天然低烧结温度特性的材料体系是另一有效途径。然而,这种做法需谨慎考虑低熔点成分与基体材料的相容性,避免因反应生成第二相而损害陶瓷的介电性能。同时,尽管化学合成法及超细粉体制备技术能提供粒径更小、分布更均匀的粉体,从而提升烧结效率,但这些方法往往伴随着较高的技术复杂性和成本,对工业化推广构成挑战。综上所述,实现低介可低温烧结的微波介质陶瓷材料,需要在烧结助剂的选择、合成方法的优化以及材料体系的创新等多方面进行综合考量与平衡,以期在保持优异介电性能的同时,降低生产成本,促进工业化应用。

5、在研发新型低温烧结微波介电陶瓷材料时,ltcc(低温共烧陶瓷)技术以其独特的优势,契合了电子产品向小型化、低温工艺、片状化及多功能化发展的趋势。它不仅能够实现三维空间内高密度电路的构建,确保各组件间互不干扰,还能轻松打造出无源与有源集成的功能模块或电路,极大地拓展了应用的可能性。相较于传统的单层材料加工方式,ltcc技术显著提升了生产效率,并有效降低了成本,成为推动电子行业创新与发展的关键技术之一。


技术实现思路

1、有鉴于此,本专利技术目的在于提供一种低温烧结(eu1-xgdx)2zr3(moo4)9微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用,所得微波介质陶瓷材料具有低介电常数εr=8.48和高品质因数q×f=77961.1ghz,并且其致密温度为700℃。

2、为了实现上述目的,本专利技术提供以下技术方案:

3、第一方面,本专利技术提供了一种低温烧结(eu1-xgdx)2zr3(moo4)9微波介质陶瓷材料,其组成表达式中x为0.03-0.12。

4、第二方面,本专利技术提供了上述低温烧结陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:

5、1)按照(eu1-xgdx)2zr3(moo4)9的化学计量比称量原料eu2o3、gd2o3、zro2和moo3混合后经球磨、干燥、预烧、研磨得到混合原料粉末;

6、2)将所述混合原料粉末球磨、干燥,然后压制成型并经过放置后进行烧结,得到所述低温烧结(eu1-xgdx)2zr3(moo4)9微波介质陶瓷材料。

7、作为优选,所述步骤1)中各原料粉末的纯度如下:

8、eu2o3纯度为99.5%、gd2o3纯度为99.6%、zro2纯度为99.8%和moo3纯度为99.9%。通过采用以上技术方案,本专利技术利用moo3引入钼元素,不仅可以精确的控制化学计量比,还可以降低陶瓷的烧结温度,提高烧结特性。

9、作为优选,所述步骤1)中步预烧温度为600℃,预烧时间为2h。

10、作为优选,所述步骤1)和步骤2)中球磨参数各自独立地为:

11、球磨介质由直径为1mm、5mm和7mm的钇稳定氧化锆球按照质量比3:5:2组成;

12、球磨助剂为纯水;

13、原料、球磨介质与球磨助剂的质量比为1:2:2;

14、所述球磨转速为400r/min,时间为23.5-24h;

15、所述干燥温度为90-100℃,干燥时间为9-10h。

16、作为优选,所述步骤2)中球磨后的混合原料粉末目数为80~100目。

17、作为优选,所述步骤2)中压制成型的压力为0.2mpa。

18、作为优选,所述步骤2)中烧结温度为675-725℃,烧结时间为4h。

19、第三方面,本专利技术提供了上述微波介质陶瓷材料在介质基板、谐振器或滤波器中的应用。

20、作为优选,所述微波介质陶瓷材料制备得到的元器件能够应用于移动通信基站,介质谐振器、介质滤波器、双工器和多工器,均是通信基站射频单元的关键组件。

21、至少含有以下有益技术效果:

22、本专利技术选择eu2o3、gd2o3、zro2和moo3为原料来制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种低温烧结(Eu1-xGdx)2Zr3(MoO4)9微波介质陶瓷材料,其特征在于,其组成表达式中x为0.03-0.12。

2.权利要求1所述的低温烧结陶瓷材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中各原料粉末的纯度如下:

4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中步预烧温度为600℃~650℃,预烧时间为2h~4h。

5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤1)和步骤2)中球磨参数各自独立地为:

6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中球磨后的混合原料粉末目数为80~100目。

7.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中压制成型的压力为0.2MPa。

8.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中烧结温度为675-725℃,烧结时间为4h。

9.权利要求1所述的微波介质陶瓷材料或权利要求2-8所述的制备方法制备得到的微波介质陶瓷材料在介质基板、谐振器或滤波器中的应用。

...

【技术特征摘要】

1.一种低温烧结(eu1-xgdx)2zr3(moo4)9微波介质陶瓷材料,其特征在于,其组成表达式中x为0.03-0.12。

2.权利要求1所述的低温烧结陶瓷材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中各原料粉末的纯度如下:

4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中步预烧温度为600℃~650℃,预烧时间为2h~4h。

5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤1)和...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈元斌李婉婵
申请(专利权)人:肇庆学院
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1