[發明專利]一種復合BZT微波陶瓷介質材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110371992.5
• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN102503405A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 唐斌;余盛全;周曉華;鐘朝位;張樹人
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C04B35/462
• 分類號: C04B35/462;C04B35/622
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 葛啟函

技術領域

本發明屬于電子信息功能材料與器件技術領域，具體涉及一種介電常數適中、品質因數較高、頻率溫度系數接近零的復合BZT微波陶瓷介質材料及其制備方法，適用于制作現代通信技術中的介質諧振器、介質濾波器、介質基板以及介質天線等微波通信元器件。

背景技術

在過去近20年中，微波陶瓷介質在介質諧振器、介質濾波器、介質天線等微波通信元器件中的應用，使實現無線通信設備小型化和低成本化成為了現實。如今，微波介質陶瓷廣泛應用于微波和移動通信領域，研制擁有自主知識產權的微波介質陶瓷新材料，已經成為事關國家長遠發展和國家安全的戰略性、前沿性和前瞻性高技術問題。國務院早在2009年發布的《電子信息產業調整振興規劃綱要》的文件內容中，明確提出將大力支持電子元器件的自主研發，并將其設為重點研究領域，研制介電常數系列化的、微波介電性能優異的介質陶瓷是這重點研究領域里的重要方面。高介電常數、高品質因數、頻率溫度系數接近零且燒結溫度低是微波介質陶瓷的重點研究發展方向。器件的尺寸和介質的介電常數成反比，高介電常數有利于器件的小型化；高品質因素可以提高器件的選頻特性；低的頻率溫度系數可以保證器件在不同溫度下工作時性能穩定。

對于BaO-TiO₂體系中的BaTi₄O₉陶瓷燒結溫度通常大于1300℃，介電常數為37，Q×f值為22700GHz，但是其較高的頻率溫度系數τf＝+15ppm/℃阻礙了它的大規模實際應用。燒結溫度較高也不利于廣泛應用。所以，為了改善燒結性能和微波介電性能，國內外許多研究人員進行了把CaO、SrO、ZnO、MnO、SnO₂、ZrO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅、WO₃等多種氧化物作添加劑加進到BaTi₄O₉陶瓷中的研究。其中，由于添加ZnO不僅具有降低燒結溫度的作用，還可以改善微波介電性能，所以添加ZnO的BaTi₄O₉陶瓷是重要研究方向之一。例如，2006年Belous等人在歐陶(Journal?ofthe?European?Ceramic?Society)上報道了BaZn₂Ti₄O₁₁陶瓷的微波介電性能：介電常數為30，Q×f值為68000GHz，頻率溫度系數τ_f＝-30ppm/℃。

發明內容

本發明的目的是為不斷向高頻發展的無線通信技術提供一種介電常數適中、品質因數較高、頻率溫度系數在零附近連續可調且能夠中溫燒結的復合BZT微波陶瓷介質材料及其制備方法。

本發明技術方案如下：

一種復合BZT微波陶瓷介質材料，包含BaTi₄O₉和BaZn₂Ti₄O₁₁兩種晶相結構，其中BaTi₄O₉和BaZn₂Ti₄O₁₁兩種晶相結構之間的摩爾比為BaTi₄O₉∶BaZn₂Ti₄O₁₁＝(1-x)∶x，x∈[0.05，0.75]；同時包含相當于BaTi₄O₉和BaZn₂Ti₄O₁₁兩種晶相結構質量之和的0.0～2.0％的MnO₂、0.0～1.5％的Nd₂O₃和0.0～3.0％的CuO。