[發明專利]介電可調的Ba1-xSrxTiO3－MgAl2O4兩相復合微波陶瓷材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200810036353.1
• 申請日: 2008-04-21
• 公開（公告）號: CN101265085A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 翟繼衛;張景基;莫偉鋒;丁西亞
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B35/465
• 分類號: C04B35/465;C04B35/44;C04B35/622
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 許亦琳;余明偉

技術領域

本發明屬于電子材料與器件技術領域，具體涉及一種兩相復合微波陶瓷材料。

背景技術

具有高介電常數、低介電損耗、介電常數非線性可調以及其Curie溫度可調的鈣鈦礦結 構Ba_1-xSr_xTiO₃鐵電材料在作為微波可調器件方面(如移相器、濾波器、可變電容器以及延 遲線等)得到日益廣泛關注，尤其在作為微波移相器方面更是目前研究的熱點。1994年， 美國國家軍事研究實驗室材料部L.C.Sengupta和美國軍事研究實驗室微波與光電部W.C. Drach，在向美國軍事部門提交的“鈦酸鍶鋇(BST)移相器材料電學特性”的調查報告中 提出，如果BST鐵電材料能夠取代鐵氧體材料制作移相器，相控陣雷達天線將面臨一場巨 大的革命。但具有高介電常數的BST陶瓷材料很難滿足其與激勵源內部的阻抗匹配，且其 在微波頻段下具有較大的介電損耗，這都大大限制了其在微波可調器件領域的應用。因此， 如何制備出既具有適中介電常數、低的介電損耗，又具有高介電可調性的材料是一個技術 難點。

目前，大多數研究者主要通過加入非鐵電微波介質材料形成復合結構，從而達到降低 介電常數和微波頻段下介電損耗，使其可用于微波可調器件。Sengupta等已對BST與非鐵 電材料MgO的復合進行了系統的研究并申請了相關美國專利，雖然該復合材料的介電常數 和損耗在一定程度上得到了降低，但隨著MgO含量的增加，其介電常數的溫度依賴特性和 介電可調特性卻急劇下降。董顯林等在BST陶瓷材料與Mg₂SiO₄-MgO復合方面也做了一 定的研究工作，關于BST材料的介電常數與介電可調性相互制約這一矛盾也沒有得到很好 的解決。本課題組早期在Ba_1-xSr_xTiO₃-Mg₂TiO₄復合陶瓷材料方面做了一些工作，取得了很 大的進展。然而，Ba_1-xSr_xTiO₃與具有優異的微波介電特性的MgAl₂O₄(ε_r＝8.75，Qf＝68900 GHz(loss?tangent＝0.00017?at?12.3GHz))復合及其介電性能研究尚未見相關報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有介電可調特性、微波頻段下低介電損耗(高Q值)且可 用于可調微波器件的兩相復合微波陶瓷材料及其制備方法。

本發明所提供的介電可調的兩相復合微波陶瓷材料包含以下質量百分比的組分：

Ba_1-xSr_xTiO₃，x＝0.3-0.9??????40.0wt.％～95.0wt.％

MgAl₂O₄???????????????????????5.0wt.％～60.0wt.％

較佳的，上述Ba_1-xSr_xTiO₃中，x優選0.6。

本發明所提供的兩相復合微波陶瓷材料的制備方法具體包括如下步驟：

(1)采用固相反應法制備Ba_1-xSr_xTiO₃(x＝0.3-0.9)，研磨后得到Ba_1-xSr_xTiO₃(x＝0.3- 0.9)粉料。具體為：

采用傳統的電子陶瓷粉料制備工藝，通過固相反應法，選用BaTiO₃和SrTiO₃為主要原 料，按照一定Ba/Sr摩爾比配料，將配好的原料置于尼龍球磨罐中，加入氧化鋯球，加入無 水乙醇或去離子水，球磨20～24小時，出料烘干后在1100℃～1250℃預燒4～8小時， 研磨后得到Ba_1-xSr_xTiO₃(x＝0.3-0.9)粉料。

(2)采用固相反應法制備MgAl₂O₄，研磨后得到MgAl₂O₄粉料。