[發(fā)明專利]低溫?zé)Y(jié)Ba5(Nb,Sb)4O15系的微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710008980.X
• 申請日: 2007-05-18
• 公開（公告）號: CN101050101A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊兆賢;張沖
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: C04B35/01
• 分類號: C04B35/01;C04B35/495;C04B35/622;C04B35/632;C04B35/64;H01B3/12
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微波介質(zhì)陶瓷，尤其是涉及低溫?zé)Y(jié)中介電常數(shù)陶瓷材料與制備方法。

背景技術(shù)

進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來，以微波應(yīng)用為代表的雷達(dá)及通訊技術(shù)的發(fā)展十分迅猛，尤其是在信息化浪潮席卷全球的今天，移動通訊如車載電話、個人便攜式移動電話和衛(wèi)星直播電視等正在迅猛增長，這為微波介質(zhì)陶瓷材料的發(fā)展提供了廣闊的前景。從降低成本和環(huán)保的角度考慮，一般要求多層結(jié)構(gòu)中的陶瓷介質(zhì)材料能與廉價的內(nèi)電極金屬銀或銅共燒。因此，這也對微波介質(zhì)陶瓷材料提出了更高的要求，陶瓷材料的燒結(jié)溫度不僅要低于1000℃，而且還要保持高的介電常數(shù)、高的品質(zhì)因數(shù)及低的頻率溫度系數(shù)。

目前主要研究的低溫?zé)Y(jié)體系主要有：Bi₂O₃-Nb₂O₅體系、ZnO-TiO₂體系、鉛基鈣鈦礦體系、Ba(Zn_1/3Ta_1/3)O₃體系和ZnO-Nb₂O₅體系等。采用的降低燒結(jié)溫度方法主要是：①摻加適量的低熔點氧化物及低熔點玻璃作為燒結(jié)助劑，進(jìn)行液相活性燒結(jié)；③采用化學(xué)法制取表面活性高的粉體；③盡可能采用顆粒度細(xì)的材料或者選用固有燒結(jié)溫度較低的材料。其中化學(xué)合成與采用細(xì)顆粒材料方法的成本較高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)；摻加燒結(jié)助劑會明顯惡化材料的微波介電性能；而固有燒結(jié)溫度較低并且微波介電性能好的材料尋找難度較大。因此，以上部分體系不是燒結(jié)溫度偏高不能與廉價金屬共燒，就是諧振頻率溫度系數(shù)偏大、品質(zhì)因子低、與銀電極發(fā)生界面反應(yīng)等，真正能實用的低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷材料很少。近年來，Kamba報道了Ba₅Nb₄O₁₅的微波介電陶瓷在1380℃燒結(jié)時具有較好的微波介電性能：ε_r＝39，Q×f＝23,700，τ_f＝78ppm/℃(S.Kamba，J.Petzelt，E.Buixaderas，D.Haubrich，and?P.High?frequency?dielectric?properties?of?A₅B₄O₁₅?microwave?ceramics，Journal?of?Applied?Physics，2001，89(7)：3900-3906)。但由于Ba₅Nb₄O₁₅較高的燒成溫度與諧振頻率溫度系數(shù)阻礙了其商業(yè)應(yīng)用。為降低燒成溫度，J.R.Kim?and?J.D.Kim等(1、J.R.Kim，D.W.Kim，H.S.Jungand?K.S.Hong，Low-temperature?sintering?and?microwave?dielectric?properties?of?Ba₅Nb₄O₁₅with?ZnB₂O₄?glass，Journal?of?the?European?Ceramic?Society，2006，26：2105-2109；2、J.D.Kimand?E.S.Kim，Low?temperature?sintering?and?microwave?dielectric?properties?of?Ba₅Nb₄O₁₅ceramics，Journal?of?the?Korean?Ceramic?Society，2004，41(10)：783-787)分別報道了ZnB₂O₄和PbO-B₂O₃-SiO₂摻雜可以使得Ba₅Nb₄O₁₅的燒成溫度降低到900℃，但同時也嚴(yán)重惡化了Q×f值。為調(diào)整Ba₅Nb₄O₁₅的τ_f值，Jawahar等(I.N.Jawahar，M.T.Sebastian?and?P.Mohananb，Microwave?dielectric?properties?of?Ba_5-xSr_xTa₄O₁₅，Ba₅Nb_xTa_4-xO₁₅?and?Sr₅Nb_xTa_4-xO₁₅?ceramics，Materials?Science?and?Engineering，2004，B106：207-212)報道了Ta取代Nb可以調(diào)低Ba₅Nb₄O₁₅的τ_f值，但其調(diào)節(jié)的范圍有限，且明顯提高了體系的燒成溫度。