[發(fā)明專利]低損耗溫度穩(wěn)定型低介電常數(shù)微波介電陶瓷LiZnNb5O14

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510087240.4
• 申請(qǐng)日: 2015-02-25
• 公開（公告）號(hào): CN104649672A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方亮;羅昊;蘇和平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/495
• 分類號(hào): C04B35/495;C04B35/622
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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基板、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(shù)

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

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

（1）超低介電常數(shù)微波介電陶瓷，主要代表是Al₂O₃-TiO₂、Y₂BaCuO₅、MgAl₂O₄和Mg₂SiO₄等，其ε_r≤20，品質(zhì)因數(shù)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(tǒng)或它們之間的復(fù)合系統(tǒng)MWDC材料。其ε_r=20～35,?Q=(1～2)×10⁴(在f≥10?GHz下),?τ_?≈0。主要應(yīng)用于f≥8?GHz的衛(wèi)星直播等微波通信機(jī)中作為介質(zhì)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(nèi)的微波軍用雷達(dá)及通信系統(tǒng)中作為介質(zhì)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(nèi)民用移動(dòng)通訊系統(tǒng)，這也是微波介電陶瓷研究的重點(diǎn)。80年代以來，Kolar、Kato等人相繼發(fā)現(xiàn)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(jiǎn)稱BLT系)、復(fù)合鈣鈦礦結(jié)構(gòu)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(shù)達(dá)到90，鉛基系列?(Pb,Ca)ZrO₃介電常數(shù)達(dá)到105。