CN1631840A - 一种低温烧结的固溶体微波介质陶瓷材料 - Google Patents
一种低温烧结的固溶体微波介质陶瓷材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1631840A CN1631840A CN 200410103565 CN200410103565A CN1631840A CN 1631840 A CN1631840 A CN 1631840A CN 200410103565 CN200410103565 CN 200410103565 CN 200410103565 A CN200410103565 A CN 200410103565A CN 1631840 A CN1631840 A CN 1631840A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microwave
- microwave dielectric
- larger
- sosoloid
- sintering
- 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.)
- Granted
Links
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 39
- 150000001875 compounds Chemical group 0.000 claims description 9
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 9
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 8
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N niobium pentoxide Chemical compound O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 5
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 208000021760 high fever Diseases 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000009766 low-temperature sintering Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Abstract
本发明涉及一种低温烧结后具有高品质因数的微波介质陶瓷材料，属于微波介质材料制造技术领域；该材料为xZnO·yNb2O5·mV2O5·nSb2O3，各成分的含量(摩尔数％)为：50≤x≤55，35≤y≤49，1.0≤m≤10，0≤n≤9，x+y+m+n＝100，m+n≤10；该材料烧结温度在1000℃以下，材料的介电常数εr在22－25之间，Q×f值(Q为品质因数)在34000～102900GHz之间。该材料可与金属电极(如银、铜)低温下共烧成一体。特别适合微波滤波器、双工器、片式天线和射频/微波功能模块等多层微波器件的制备及微波器件的集成化。
Description
技术领域
本发明属于微波介质材料制造技术领域，特别涉及一种低温烧结的高品质因数的固溶体陶瓷材料。
背景技术
近年来随着移动通信技术的迅速发展，微波器件的小型化、片式化和集成化成为重要的发展方向，其中包括多层滤波器、双工器、片式天线等在内的多层片式化微波器件得到了快速发展。多层微波器件的发展对微波介质陶瓷材料提出了更高的要求，材料不仅具有高的介电常数、高的品质因数等微波介电性能，更要求材料的烧结温度必须低于1000℃或950℃，以便与高导电率的铜或银金属内导体共烧结形成一体化多层结构。高品质因数微波介质陶瓷的烧结温度一般高于1500℃，目前，已发现的能与银或铜共烧的低温烧结微波介质陶瓷材料体系很少，为了达到微波介质陶瓷的低温烧结，通常在高烧介质陶瓷体系中添加低熔点玻璃料，但会使材料的品质因数显著降低。
ZnO-Nb2O5体系介质陶瓷具有优异的微波介电性能和相对低的烧结温(1150℃)，通过外加低熔氧化物如CuO为助烧剂可使烧结温度降到1000℃以下，但由于额外添加助烧剂的需要量大，且氧化物助烧剂在烧结陶瓷中以第二相的形式存在，使品质因数显著降低。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提供基于Zn-Nb-V-Sb-O体系的微波介质陶瓷材料，无需任何添加剂或调节剂，将材料的烧结温度降低到1000℃以下，并获得了很高的Q×f值，介电常数在22～25之间的一种低温烧结的微波介质陶瓷材料。
本发明的低温烧结的固溶体微波介质陶瓷材料，主要由ZnO、Nb2O5、V2O5、Sb2O5组成的不另外含有助烧剂的固溶体材料体系，它的表达式为xZnO.yNb2O5.mV2O5.nSb2O3，其按各组分摩尔比组成如下：
ZnO：50～55mol％，
Nb2O5：35～49mol％，
V2O5：1.0～10mol％，
Sb2O5：0～9.0mol％。
本发明提出制备上述固溶体微波介质陶瓷材料的方法，是将ZnO、Nb2O5、V2O5、Sb2O5四种氧化物在875℃-1000℃下烧结形成具有致密的组织结构和发育完整的晶粒形态的固溶体。
上述四种氧化物在烧结过程中与银或铜内导体共烧，可用于制备多层滤波器、双工器、天线和功能模块等多层微波器件。
本发明的特点是通过引入少量低熔氧化物形成固溶体材料，促进晶粒生长，优化显微结构，达到在实现低温烧结的同时，提高了材料的品质因数。
本发明具有以下优点：
(1)烧结温度低，根据组成配比的不同，烧结温度在875～1000℃之间，烧结气氛为空气，压力条件为常压；
(2)具有高的Q×f值(即品质因数与谐振频率乘积)，按组成配比的不同，其范围在34000～102900GHz，微波频率下介电常数在22～25之间；微波介质陶瓷材料的Q×f值和介电常数等可以通过调整组成的方法改变；
(3)制备工艺简单、成本低、没有毒副作用，无需任何助烧剂或添加剂；
(4)可以用来制备应用于微波频段、可集成化的多层微波谐振器、滤波器等微波器件。
附图说明
图1为采用本发明在950℃时烧结材料的显微结构。
图2为采用本发明共烧多层器件中银导体与陶瓷微观形貌。
具体实施方式
本发明提供了基于Zn-Nb-V-Sb-O体系的微波介质陶瓷材料，无需添加调节剂，将材料的烧结温度降低到1000℃以下，并获得了Q×f值(即品质因数与谐振频率乘积)范围在34000～102900GHz，微波频率下介电常数在22～25之间的微波介质陶瓷材料，其特征在于：其按各组分摩尔比组成如下：
ZnO： 50-55mol％，
Nb2O5：35-49mol％，
V2O5： 1.0-10mol％，
Sb2O5：0～9mol％。
仅举以下几个实施例对本发明予以进一步说明，但不用以限定本发明的保护范围。
实施例1：由ZnO、Nb2O5和V2O5组成固溶体材料体系，按摩尔比各组分如下：
ZnO： 50.8mol％，
Nb2O5：48.2mol％，
V2O5： 1.0mol％
制备方法为：将上述混合料置于球磨罐中，加入乙醇(约为混合料总重量的1.5-2.5倍)，行星磨2小时后在烘箱中烘干，研磨过筛后待用；将所得粉体在空气中预烧，800℃保温2小时；之后粉体经6小时行星磨后在烘箱中烘干待用；在所得粉体中加入适量粘结剂造粒，经干压和冷等静压成型制成圆柱状样品，在875～1000℃、空气中烧成，保温时间为2小时即可；经砂纸打磨抛光后待测试；通过对微波性能的测试，该组成瓷料在不同烧结温度下的密度和微波介电性能如表一。950℃烧结材料的显微结构见图1，陶瓷材料显示出致密的组织结构和发育完好的晶粒形态。
表一实施例1不同烧结温度下的密度和微波介电性能
| 烧结温度(℃) | 密度(克/厘米3) | 介电常数 | Q×f(GHz) |
| 875 | 5.47 | 24.1 | 57200 |
| 900 | 5.46 | 24.2 | 56000 |
| 925 | 5.41 | 23.7 | 53000 |
| 950 | 5.37 | 23.5 | 48400 |
| 975 | 5.31 | 23.1 | 46000 |
| 1000 | 5.26 | 22.7 | 35600 |
实施例2：由ZnO、Nb2O5和V2O5组成固溶体材料体系，按摩尔比各组分如下：
ZnO： 53.3mol％，
Nb2O5：44.1mol％，
V2O5： 2.6mol％
按实施例1所描述的制备工艺，制备上述组成的材料，通过对微波性能的测试，该组成瓷料在不同烧结温度下的密度和微波介电性能如表二。
表二实施实例2不同烧结温度下的密度和微波介电性能
| 烧结温度(℃) | 密度(克/厘米3) | 介电常数 | Q×f(GHz) |
| 875 | 5.44 | 24.0 | 45500 |
| 900 | 5.49 | 24.1 | 55600 |
| 925 | 5.50 | 24.2 | 66600 |
| 950 | 5.59 | 24.3 | 98500 |
| 975 | 5.43 | 23.6 | 66400 |
| 1000 | 5.35 | 23.3 | 59300 |
实施例3：由ZnO、Nb2O5、V2O5和Sb2O5组成固溶体材料体系，按摩尔比各组分如下：
ZnO： 51.9mol％，
Nb2O5：44.2mol％，
V2O5： 2.6mol％
Sb2O5：1.3mol％
按实施例1所描述的制备工艺，制备上述组成的材料，通过对微波性能的测试，该组成瓷料在不同烧结温度下的密度和微波介电性能如表三。
表三实施例3不同烧结温度下的密度和微波介电性能
| 烧结温度(℃) | 体积密度(克/厘米3) | 介电常数 | Q×f(GHz) |
| 875 | 5.21 | 22.1 | 74800 |
| 900 | 5.42 | 23.4 | 80500 |
| 925 | 5.48 | 23.6 | 82500 |
| 950 | 5.49 | 24.0 | 88000 |
| 975 | 5.52 | 24.0 | 92600 |
| 1000 | 5.53 | 23.8 | 102900 |
实施例4：由ZnO、Nb2O5和V2O5组成固溶体材料体系，按摩尔比各组分如下：
ZnO： 54.5mol％，
Nb2O5：35.5mol％，
V2O5： 10mol％
按实施例1所描述的制备工艺，制备上述组成的材料，通过对微波性能的测试，该组成瓷料在不同烧结温度下的密度和微波介电性能如表四。
表四实施例4不同烧结温度下的密度和微波介电性能
| 烧结温度(℃) | 密度(克/厘米3) | 介电常数 | Q×f(GHz) |
| 875 | 5.38 | 24.2 | 35200 |
| 900 | 5.44 | 24.2 | 34000 |
| 925 | 5.45 | 23.5 | 34100 |
| 950 | 5.35 | 23.3 | 48400 |
| 975 | 5.29 | 23.6 | 53000 |
| 1000 | 5.25 | 23.3 | 56000 |
实施例5：由ZnO、Nb2O5、V2O5和Sb2O5组成固溶体材料体系，按摩尔比各组分如下：
ZnO： 54.5mol％，
Nb2O5：34.5mol％，
V2O5： 1.0mol％，
Sb2O5：9mol％
按实施例1所描述的制备工艺，制备上述组成的材料，通过对微波性能的测试，该组成瓷料在不同烧结温度下的密度和微波介电性能如表五。
表五实施实例5不同烧结温度下的密度和微波介电性能
| 烧结温度(℃) | 密度(克/厘米3) | 介电常数 | Q×f(GHz) |
| 875 | 5.28 | 24.2 | 34000 |
| 900 | 5.33 | 24.2 | 35100 |
| 925 | 5.22 | 23.5 | 35300 |
| 950 | 5.31 | 23.3 | 36300 |
| 975 | 5.32 | 23.6 | 34800 |
| 1000 | 5.34 | 23.3 | 34100 |
实施例6：将在实施例2的材料制备成流延片，成膜后印刷银电极，在适当条件下叠层并切割，然后在900℃、空气气氛下烧成，保温3小时后即可得到多层器件，图2为共烧多层器件中银导体与陶瓷微观形貌，显示陶瓷材料与银有很好的共烧兼容性。
Claims (3)
1、一种低温烧结的固溶体微波介质陶瓷材料，其特征在于，该材料主要由ZnO、Nb2O5、V2O5、Sb2O5组成的不另外含有助烧剂的固溶体材料体系，它的表达式为xZnO.yNb2O5.mV2O5.nSb2O3，各成份的含量(摩尔数％)为：50≤x≤55，35≤y≤49，1.0≤m≤10，0≤n≤9，x+y+m+n＝100，m+n≤10。
2、一种固溶体微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，将ZnO、Nb2O5、V2O5、Sb2O5四种氧化物在875℃-1000℃下烧结形成具有致密的组织结构和发育完整的晶粒形态的固溶体。
3、如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述四种氧化物与银或铜内导体共烧，用于制备多层滤波器、双工器、天线和功能模块等多层微波器件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2004101035659A CN1298668C (zh) | 2004-12-31 | 2004-12-31 | 一种低温烧结的固溶体微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2004101035659A CN1298668C (zh) | 2004-12-31 | 2004-12-31 | 一种低温烧结的固溶体微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1631840A true CN1631840A (zh) | 2005-06-29 |
| CN1298668C CN1298668C (zh) | 2007-02-07 |
Family
ID=34848186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2004101035659A Active CN1298668C (zh) | 2004-12-31 | 2004-12-31 | 一种低温烧结的固溶体微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1298668C (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1317226C (zh) * | 2005-09-09 | 2007-05-23 | 华中科技大学 | 低介电常数微波介质陶瓷材料 |
| CN101462874B (zh) * | 2008-11-28 | 2012-05-23 | 西安交通大学 | 一种低温烧结中介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN104261816A (zh) * | 2014-09-27 | 2015-01-07 | 桂林理工大学 | 可低温烧结的低介电常数微波介电陶瓷NaBi2Sb3O11 |
| CN113582690A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-11-02 | 电子科技大学 | 一种超低温烧结微波介质材料Zn2V2O7及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IN190005B (zh) * | 1997-01-23 | 2003-05-31 | Amotron Co Ltd | |
| WO2002079115A1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-10 | Council Of Scientific And Industrial Research | A microwave dielectric ceramic composition and a process for the preparation thereof |
-
2004
- 2004-12-31 CN CNB2004101035659A patent/CN1298668C/zh active Active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1317226C (zh) * | 2005-09-09 | 2007-05-23 | 华中科技大学 | 低介电常数微波介质陶瓷材料 |
| CN101462874B (zh) * | 2008-11-28 | 2012-05-23 | 西安交通大学 | 一种低温烧结中介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN104261816A (zh) * | 2014-09-27 | 2015-01-07 | 桂林理工大学 | 可低温烧结的低介电常数微波介电陶瓷NaBi2Sb3O11 |
| CN113582690A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-11-02 | 电子科技大学 | 一种超低温烧结微波介质材料Zn2V2O7及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1298668C (zh) | 2007-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1237548C (zh) | 高频陶瓷坯、其应用及其制造方法 | |
| CN1359358A (zh) | 可低温烧结的低损耗介质陶瓷组合物及其制备方法 | |
| CN100345795C (zh) | 一种低温烧结焦绿石高频/微波介质陶瓷及其制备 | |
| CN103121843A (zh) | 可低温烧结微波介电陶瓷Li2Mg2W3O12及其制备方法 | |
| CN102584234A (zh) | 一种环保型低温烧结高介微波介质陶瓷及其制备方法 | |
| CN103058657A (zh) | 氧化钴掺杂铌钛酸锌微波介质陶瓷 | |
| CN110229004B (zh) | 一种低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN1205620C (zh) | 高频介电陶瓷成份及其介电器件 | |
| JP4775583B2 (ja) | 誘電体粒子集合体、それを用いた低温焼結誘電体磁器組成物及びそれを用いて製造される低温焼結誘電体磁器 | |
| CN1298668C (zh) | 一种低温烧结的固溶体微波介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN103193483B (zh) | 可低温烧结钨酸盐微波介电陶瓷Li3R3W2O12及其制备方法 | |
| CN1267378C (zh) | 介电陶瓷与介电器件 | |
| CN1253408C (zh) | 低温叠层共烧的介电陶瓷和铁氧体及其制备方法 | |
| CN104098327A (zh) | 电介质陶瓷组合物、电介质陶瓷、电子部件以及通信设备 | |
| KR20060021333A (ko) | 세라믹 기판용 조성물, 세라믹 기판, 세라믹 기판의제조방법 및 유리 조성물 | |
| CN1293573C (zh) | 介电陶瓷组合物和采用其的陶瓷电子部件 | |
| JP2009023895A (ja) | セラミックス基板及びその製造方法 | |
| CN103130505B (zh) | 可低温烧结锂基微波介电陶瓷Li2W2O7及其制备方法 | |
| KR100444225B1 (ko) | 유전체 자기 조성물, 이를 이용한 자기 커패시터 및 그 제조방법 | |
| JP3870015B2 (ja) | 誘電体磁器組成物及びその製造方法 | |
| JP3339989B2 (ja) | 低誘電損失体 | |
| JP3909366B2 (ja) | 低誘電率磁器組成物とその磁器組成物を用いた電子回路用基板の製造方法 | |
| JP4409165B2 (ja) | マイクロ波誘電体磁器組成物及び基板用マイクロ波誘電体磁器組成物 | |
| JP3595596B2 (ja) | 低温焼結誘電体磁器の製造方法 | |
| CN102173786A (zh) | 低温共烧ptc陶瓷材料组成物 |
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 |