[發明專利]一種中介電常數微波介電陶瓷Ba3Nb3V5O23及其制備方法

有效

• 申請號: 201410533821.1
• 申請日: 2014-10-12
• 公開（公告）號: CN104311014A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 羅昊;李純純;蘇和平
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622
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技術領域

本發明涉及介電陶瓷材料，特別是涉及用于制造微波頻率使用的陶瓷諧振器與濾波器等微波元器件的介電陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

微波介電陶瓷是指應用于微波頻段（主要是UHF和SHF頻段）電路中作為介質材料并完成一種或多種功能的陶瓷，在現代通訊中被廣泛用作諧振器、濾波器、介質基片和介質導波回路等元器件，是現代通信技術的關鍵基礎材料，已在便攜式移動電話、汽車電話、無繩電話、電視衛星接受器和軍事雷達等方面有著十分重要的應用，在現代通訊工具的小型化、集成化過程中正發揮著越來越大的作用。

應用于微波頻段的介電陶瓷，應滿足如下介電特性的要求：（1）系列化介電常數ε_r以適應不同頻率及不同應用場合的要求;（2）高的品質因數Q值或介質損耗tanδ以降低噪音，一般要求Qf≥3000?GHz;(3)?諧振頻率的溫度系數τ_?盡可能小以保證器件具有好的熱穩定性，一般要求-10?ppm?/℃≤τ_?≤+10?ppm/℃。國際上從20世紀30年代末就有人嘗試將電介質材料應用于微波技術,?并制備出TiO₂微波介質濾波器，但其諧振頻率溫度系數τ_?太大而無法實用化。上世紀70年代以來，開始了大規模的對介質陶瓷材料的開發工作,?根據相對介電常數ε_r的大小與使用頻段的不同，通常可將已被開發和正在開發的微波介質陶瓷分為4類。

（1）超低介電常數微波介電陶瓷，主要代表是Al₂O₃-TiO₂、Y₂BaCuO₅、MgAl₂O₄和Mg₂SiO₄等，其ε_r≤20，品質因數Q×f≥50000GHz，τ_?≤10?ppm/°C。主要用于微波基板以及高端微波元器件。

（2）低ε_r和高Q值的微波介電陶瓷，主要是BaO-MgO-Ta₂O₅,?BaO-ZnO-Ta₂O₅或BaO-MgO-Nb₂O₅,??BaO-ZnO-Nb₂O₅系統或它們之間的復合系統MWDC材料。其ε_r=20～35,?Q=(1～2)×10⁴(在f≥10?GHz下),?τ_?≈0。主要應用于f≥8?GHz的衛星直播等微波通信機中作為介質諧振器件。

（3）中等ε_r和Q值的微波介電陶瓷，主要是以BaTi₄O₉、Ba₂Ti₉O₂₀和（Zr、Sn）TiO₄等為基的MWDC材料,其ε_r＝35~45，Q=（6～9）×10³（在f=3～－4GHz下），τ_?≤5?ppm/°C。主要用于4～8?GHz?頻率范圍內的微波軍用雷達及通信系統中作為介質諧振器件。

（4）高ε_r而Q值較低的微波介電陶瓷，主要用于0.8～4GHz?頻率范圍內民用移動通訊系統，這也是微波介電陶瓷研究的重點。80年代以來，Kolar、Kato等人相繼發現并研究了類鈣鈦礦鎢青銅型BaO—Ln₂O₃—TiO₂系列(Ln=La、?Sm、?Nd或Pr等,簡稱BLT系)、復合鈣鈦礦結構CaO—Li₂O—Ln₂O₃—TiO₂系列、鉛基系列材料、Ca_1-xLn_2x/3TiO₃系等高ε_r微波介電陶瓷，其中BLT體系的BaO—Nd₂O₃—TiO₂材料介電常數達到90，鉛基系列?(Pb,Ca)ZrO₃介電常數達到105。