[發明專利]一種適用于低溫燒結的微波介質陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310336823.7
• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN103408298A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 吉岸;王曉慧;金鎮龍
• 申請（專利權）人: 無錫鑫圣慧龍納米陶瓷技術有限公司
• 主分類號: C04B35/46
• 分類號: C04B35/46;C04B35/622
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

技術領域

本發明涉及功能陶瓷材料技術領域，特別是適用于低溫燒結的微波介質陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

現代通訊技術的發展，大大推動了電子元器件向小型化、片式化和高頻化方向發展的進程。微波陶瓷器件也正向片式化、微型化甚至集成化方向發展。以微波介質諧振器和濾波器為代表的微波介質陶瓷元器件，是一種軍民兩用的新型器件，它是在空間技術、火箭制導和微波系統的小型化的推動下發展起來的，典型的應用領域包括：軍用和民用的空間技術、雷達、移動通信、衛星通信和GPS等。通常低和中介電常數微波介質陶瓷材料主要應用在衛星直播及軍用雷達等領域，高介電常數微波介質陶瓷則主要用于工作在微波低頻段的民用移動通信系統中作為諧振器、濾波器等。微波介質諧振器與金屬空腔諧振器相比，具有體積小、重量輕、溫度穩定性好、價格便宜等優點，是現代通信設備小型化、集成化的關鍵部件之一。

目前微波介質陶瓷行業中應用較多的中介電常數（Er=35～37）的微波介質陶瓷材料，其Qf值較低，基本集中在5000～30000之間。燒結溫度一般集中在1250～1300℃的較高范圍，而燒結溫度較低的此類瓷料專利則伴隨有成本昂貴、Qf低的缺點，如專利CN1609050A所示：主體材料為Ca(Li_1/3Nb_2/3)O₃和CaTiO₃，燒結溫度約900℃。但其中Li、Nb的原材料來源昂貴，而且其Qf值僅為6000～10000。CN102584233A公開了一種中高介電常數低溫共燒陶瓷材料，陶瓷主相包括15～35％的Nb₂O₅，10～25％的ZnO、10～25％的BaO、10～20％的TiO₂、1～10％的ZrO₂、1～8％的Sm₂O₃，和余量的La₂O₃；助熔料包括5～10％的SnO₂、5～10％的CuO、5～10％的SiO₂和1～5％的B₂O₃，此外還包括0～5％的Al₂O₃和0～5％的LiF。燒結溫度為830℃～880℃。但是該陶瓷材料含有較為昂貴的Sm和La，因此，原材料成本較高。

隨著工業生產方面對環境、能源的保護意識越來越強，工業生產的能耗日益成為能源保護的重要考核目標。因此，在瓷料生產工序過程中能耗占很大比重的燒結過程也必須做相應的調整，即在產品的性能得到保持的同時，盡量地降低微波介質瓷料的燒結溫度。同時陶瓷材料的原材料成本也需要降低。

發明內容

針對上述現有中介電常數微波介質陶瓷材料性能上的不足，本發明的目的之一在于提供一種適用于低溫燒結的微波介質陶瓷材料。本發明可以在低溫燒結（1050～1250℃）的條件下保持很好的微波性能：Er=36±2，Qf>40000，τf<±5ppm/℃，而且原材料成本低廉，可廣泛用于各種介質諧振器、濾波器、雙工器和天線等微波器件的制造，滿足移動通信、衛星通信等系統的技術需求，具有重要的工業應用價值。

為了達到上述發明的目的，本發明的技術方案以如下方式實現：

一種適用于低溫燒結的微波介質陶瓷材料，含有80～99.5wt％的主料和0.5～20wt％的輔料，其中，所述主料含有aBaO-bTiO₂-cZrO₂，a、b和c為在主料中的摩爾百分比，5%≤a≤35%，65%≤b≤95%，0%≤c≤15%，所述輔料含有CuO、ZnO、MnO₂、Ni₂O₃或TiO₂中的1種或至少2種的組合。

在本發明中，當c=0%時，表示主料中不含ZrO₂。

優選地，所述主料的含量為85～99wt%，特別優選為90～99wt%。

優選地，所述輔料的含量為0.8～15wt％，特別優選為1～10wt％。

優選地，所述a+b+c=100%，即所述主料不含除BaO、TiO₂和ZrO₂以外的其它組分。

所述c可以為0%，也可以0%＜c≤15%，例如c可以為0.01%、0.02%、0.1%、0.2%、0.5%、1%、2%、5%、7%、9%、11%、13%、14%等。