[發明專利]近零諧振頻率溫度系數的鈮基微波介質陶瓷及其制備方法

無效

• 申請號: 200610095306.5
• 申請日: 2006-12-15
• 公開（公告）號: CN101081736A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: 田中青;伍光鳳;張微
• 申請（專利權）人: 重慶工學院
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622;H01B3/12
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本發明涉及一種以氧化物為基礎的以成分為特征的陶瓷化合物，更確切地說，是關于一種以鈮基復合鈣鈦礦化合物為主要成分的陶瓷化合物。

背景技術

微波介質陶瓷是微波器件的核心材料。最近十幾年來，由于微波技術設備向小型化與集成化，尤其是向民用產品的大產量、低價格化方向的快速發展，使得微波介質陶瓷的研究與實用化迅速發展。應用于微波電路的介質陶瓷，應滿足如下介電特性的要求：(1)高的相對介電常數ε_r以減小器件尺寸，一般要求ε_r≥20；(2)高的品質因子Q以降低噪音，一般要求Qf≥3000GHz；(3)接近零的諧振頻率溫度系數τ_f以保證器件的溫度穩定性，一般要求-5ppm/℃≤τ_f≤5ppm/℃。

Ba(Co_1/3Nb_2/3)O₃微波介質陶瓷(ε_r≈32，Qf＝63000GHz，τ_f＝-13ppm/℃)的品質因子高，成本低，主要應用于用于微波高頻段(8GHz以上)的領域。但是它的主要缺點是：(1)諧振頻率溫度系數絕對值偏大；(2)燒結溫度高達1450℃左右。這限制了它的使用，一般需要通過摻入其他組分的材料來調節其諧振頻率溫度系數或降低燒結溫度以達到使用要求。如《歐洲陶瓷協會會刊》(Journal?of?the?European?Ceramic?Society)在2003年的一篇文章《微波諧振器用的低成本、高性能Ba(Zn_1/3Nb_2/3O₃)基材料的開發》(Development?of?low?cost，highperformance?Ba(Zn_1/3Nb_2/3O₃)based?materials?for?microwave?resonator?applications)中報道，采用具有正溫度系數的Ba(Zn_1/3?Nb_2/3)O₃(τ_f＝30ppm/℃)和負溫度系數的Ba(Co_1/3Nb_2/3)O₃形成固溶體化合物陶瓷，當Ba(Zn_1/3Nb_2/3)O₃的摻入量為60mol％時，就得到了τ_f為零的微波介質陶瓷材料(ε_r＝35.6，Qf＝86000GHz，τ_f＝0±3ppm/℃)。

發明內容

本發明的目的是克服現有Ba(Co_1/3Nb_2/3)O₃微波介質陶瓷諧振頻率溫度系數偏大并且燒結溫度高的缺點，通過摻入CaTiO₃和MnO₂材料而獲得一種近零諧振頻率溫度系數、較低燒結溫度并且具有較高品質因子的微波介質陶瓷；同時提供Ba(Co_1/3Nb_2/3)O₃基微波介質陶瓷的組成配方和制造該介質陶瓷產品的方法。

本發明的目的是這樣實現的：近零諧振頻率溫度系數的鈮基微波介質陶瓷，其特征在于由氧化物形式的Ba、Co、Nb、Ca、Ti和Mn組成，其化學式為：

((1-x)BaO·1/3(1-x)CoO·1/3(1-x)Nb₂O₅·xTiO₂·xCaO·yMnO₂，式中x＝2/399-0.1，y＝1/399-0.05。

所述的微波介質陶瓷，其組份摩爾份量比為：BaO?100：CoO?100/3：Nb₂O₅?100/3：CaO200/397-100/9：TiO₂?200/397-100/9：MnO₂?100/397-5。

本發明所述陶瓷(1-x)BaO·1/3(1-x)CoO·1/3(1-x)Nb₂O₅·xTiO₂·xCaO·yMnO₂(式中x＝2/399-0.1，y＝1/399-0.05)的制備方法，包括如下步驟：