可低温烧结的微波介电陶瓷Ca3Bi(PO4)3及其制备方法

摘要

本发明公开了一种可低温烧结的微波介电陶瓷Ca3Bi(PO4)3及其制备方法。可低温烧结的微波介电陶瓷的组成为Ca3Bi(PO4)3。（1）将纯度为99.9%以上的CaCO3、Bi2O3和P2O5的原始粉末按Ca3Bi(PO4)3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840~870℃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%。本发明制备的陶瓷在840-870℃烧结良好，其介电常数达到19～20，品质因数Qf值高达74000-93000GHz，谐振频率温度系数小，在工业上有着极大的应用价值。

权利要求

1.一种磷酸盐作为可低温烧结微波介电陶瓷的应用，其特征在于所述磷酸盐的化学组成式为：Ca3Bi(PO4)3;所述磷酸盐的制备方法具体步骤为：

（1）将纯度为99.9%以上的CaCO3、Bi2O3和P2O5的原始粉末按Ca3Bi(PO4)3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840~870℃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%。

说明书

可低温烧结的微波介电陶瓷Ca3Bi(PO4)3及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及介电陶瓷材料，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。

背景技术

[0002] 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。

[0003] 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≥3000 GHz;(3) 谐振频率的温度系数τƒ尽可能小以保证器件具有好的热稳定性，一般要求-10/℃≤τƒ≤+10 ppm/℃。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。

[0004] 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电陶瓷分为4类。

[0005] （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，τƒ≤10 ppm/°C。主要用于微波基板以及高端微波元器件。

[0006] （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系统或它们之间的复合系统MWDC材料。其εr=25～30,4
Q=(1～2)×10(在f≥10 GHz下), τƒ≈0。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。

[0007] （3）中等εr和Q值的微波介电陶瓷，主要是以BaTi4O9、Ba2Ti9O20和（Zr、Sn）TiO43
等为基的MWDC材料,其εr＝35~40，Q=（6～9）×10（在f=3～－4GHz下），τƒ≤5 ppm/°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。

[0008] （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。

[0009] 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 Temperature