[發明專利]一種高介電常數微波介質陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 201410072177.2
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN103803971A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 張美沛
• 申請（專利權）人: 張美沛
• 主分類號: C04B35/47
• 分類號: C04B35/47;C04B35/622
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 蘇家達

技術領域

本發明屬于微波介質陶瓷技術領域，具體涉及一種高介電常數微波介質陶瓷及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著通訊技術的迅速發展，對微波器件的的需求量也正在日益增長。為了實現微波介質器件的小型化、集成化、便攜化和低成本，這就要求微波介質陶瓷具有如下性能：1、高的介電常數ε_r（通常ε_r大于80）；2、高的品質因數，Q×f=（2～5）×10³（在f=1～3GHz下）；3、趨于零的諧振頻率溫度系數τ_f(-20ppm/℃＜τ_f)＜20ppm/℃)。

由于介電常數大的材料其介電損耗與溫度系數也較大，所以，高介電常數微波介質陶瓷的開發困難較多，在現有技術中介電常數逾越100的微波介質陶瓷為數不多，這就大大地限制了微波器件進一步的小型化與應用范圍，為此極需開發具有更高介電常數的微波介質陶瓷。

目前已實用化的高介電常數微波介質陶瓷主要有3大系列：BaO-Ln₂O-TiO₂系列，復合鈣鈦礦CaO₂-Li₂O₂-Ln₂O₃-TiO₂及鉛基鈣鈦礦系列，雖然這些微波介質陶瓷材料具有較高的介質常數，但是他們的介質損耗比較大且諧振頻率溫度系數不穩定。其中，鉛基鈣鈦礦系列的微波介質材料對環境有一定的污染。

發明內容

針對上述的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種介電常數高、介質損耗低、諧振頻率溫度系數接近于零，綠色無污染的高介電常數微波介質陶瓷及其制備方法。

解決上述問題的技術方案為：一種高介電常數微波介質陶瓷，該微波介質陶瓷是以CaCO₃，Li₂CO₃，Sr₂O₃和TiO₂為原料，按表達式a（Ca_0.5Sr_1/3）TiO₃-bLi_0.5Sr_0.5TiO₃進行化學計量配制而成，其中a+b=100摩爾%，0.3≦b≦0.6。

上述高介電常數微波介質陶瓷的制備方法，依次包括以下步驟：（1）將CaCO₃，Li₂CO₃，Sr₂O₃，TiO₂按表達式a（Ca_0.5Sr₁/₃）TiO₃-bLi_0.5Sr_0.5TiO₃進行化學計量配料，球磨過篩，烘干，在1050℃～1100℃保溫2～4小時進行預燒，再把所得的預燒粉體進行二次球磨過篩，烘干，得烘干粉料；（2）向烘干粉料中加入質量濃度為5%～7%PVA(聚乙烯醇)作為粘結劑并造粒，壓制成圓柱狀胚體；（3）把所得的圓柱狀胚體在1200～1300℃下保溫2～4小時燒結成瓷，即獲得所需的高介電常數微波介質陶瓷。

優選地，步驟（1）中，所述預燒溫度為1100℃，保溫時間為3小時。

優選地，步驟（2）中，所述PVA(聚乙烯醇)粘結劑的質量濃度為7%。

優選地，步驟（3）中，所述保溫時間為3小時。

上述預燒和燒結均在大氣氣氛中進行。

本發明的優點為：本發明的微波介質陶瓷，是以在微波頻率下具有高ε_r，低Q×f值和較大的正τ_f(ε_r=170，Q×f=3500GH?z，τ_f=+800ppm/℃)的CaTiO₃與具有高ε_r和較大的負τ_f的(Li_1/2Ln_1/2)TiO₃(其中Ln可為Nb，Sm，Sr等)復合制備而成，其介電常數可達到103～112，同時具有較低的損耗和接近于零的諧振頻率溫度系數，具有介電常數高、諧振頻率溫度系數接近于零、綠色無污染的特點，適用于通訊中的天線，或是可使介質諧振器與濾波器等微波元件器件適應更高的頻率。

附圖說明