可低温烧结的微波介电陶瓷Li2BiNb3O10及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可低温烧结的微波介电陶瓷Li2BiNb3O10及其制备方法。可低温烧结的微波介电陶瓷的化学组成为Li2BiNb3O10。（1）将分析纯的Li2CO3、Bi2O3和Nb2O5的原始粉末按Li2BiNb3O10化学式称量配料。（2）将步骤（1）原料与蒸馏水混合湿式球磨12小时，烘干后在850℃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900~930℃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900~930℃烧结良好，其介电常数达到35～36，品质因数Qf值高达48000-56000GHz，谐振频率温度系数小，在工业上有着极大的应用价值。

Microwave dielectric ceramic Li2BiNb3O10 capable of being sintered at low temperature and preparation method thereof

The invention discloses a microwave dielectric ceramic Li2BiNb3O10 capable of being sintered at low temperature and a preparation method thereof. The chemical composition of microwave dielectric ceramics sintered at low temperature is Li2BiNb3O10. (1) the raw powders of pure Li2CO3, Bi2O3 and Nb2O5 will be analyzed and weighed according to Li2BiNb3O10 chemical formula. (2) mixing the step (1) raw material with distilled water, wet milling for 12 hours, and drying for 6 hours at 850 DEG C in the atmosphere. (3) in step (2) prepared by adding binder in powder granulation, and then pressing, finally at 900~930 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 900~930 DEG C, the dielectric constant reaches 35~36, the quality factor Qf is as high as 48000-56000GHz, 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】
可低温烧结的微波介电陶瓷L i 2B i Nb3O10及其制备方法
本专利技术涉及介电陶瓷，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，随着器件小型化与集成化发展，微波介质陶瓷需要与成本较Au、Pd等金属低的Ag或Cu电极(熔点分别为961°C及1042°C )共烧获得片式多层结构，这就要求材料不仅具有好的微波介电性能，而且其烧结温度要低于Cu、Ag的熔点。我们对组成为Li2BiNb3Oltl的陶瓷进行了烧结特性与微波介电性能研究，结果发现该类陶瓷具有优异的综合微波介电性能同时烧结温度低于960。C，可实现与Ag的低温共烧，可广泛用于各种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需要。
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热稳定性，同时烧结温度低的微波介电陶瓷。本专利技术的微波介电陶瓷的化学组成式为=Li2BiNb3Oltl。所述微波介电陶瓷 的制备方法具体步骤为: (I)将分析纯的Li2C03、Bi2O3和Nb2O5的原始粉末按Li2BiNb3Oltl化学式称量配料。(2)将步骤(1)原料与蒸馏水混合湿式球磨12小时，烘干后在850°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90(T930°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900_930°C烧结良好，其介电常数达到35~36，品质因数Qf值高达48000-56000GHZ，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4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；将Li2BiNb3Oltl粉料与占粉料质量20%的Ag粉混合、压制成型后，在930°C下烧结4小时；X射线衍射物相分析与扫描电镜观察都显示Li2BiNb3Oltl与Ag没发生化学反应，即Li2BiNb3Oltl可以与Ag电极低温共烧。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:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可低温烧结的微波介电陶瓷，其特征在于所述微波介电陶瓷的化学组成为：Li2BiNb3O10；所述微波介电陶瓷的制备方法具体步骤为：（1）将分析纯的Li2CO3、Bi2O3和Nb2O5的原始粉末按Li2BiNb3O10化学式称量配料;（2）将步骤（1）原料与蒸馏水混合湿式球磨12小时，烘干后在850℃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900~930℃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】
1.一种可低温烧结的微波介电陶瓷，其特征在于所述微波介电陶瓷的化学组成为:Li2BiNb3O10 ； 所述微波介电陶瓷的制备方法具体步骤为: (1)将分析纯的Li2C03、Bi2O3和Nb2O5的原始粉末按Li2BiNb3Oltl化学式称量配料； (2)将步...

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