[發明專利]一種高介電常數的納米介質陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 201610206761.1
• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN105777108B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 馬才兵;殷旺;呂開明
• 申請（專利權）人: 廣東國華新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C04B35/46
• 分類號: C04B35/46;C04B35/622
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊燕瑞;謝靜娜

本發明屬于介質陶瓷技術領域，公開了一種高介電常數、低介質損耗的納米介質陶瓷及其制備方法。該納米介質陶瓷由包括摩爾比為90:10～100:0的二氧化鈦和α?三氧化二鋁，以及相對于氧化鈦和α?三氧化二鋁總質量的0.1～5％的助燒劑的組分組成。本發明的高介電常數、低介質損耗納米介質陶瓷具有超高的品質因數，Q×f值很高，晶粒大小小于200nm，介電常數為96～105，介電損耗值為0.000033～0.0001，頻率溫度系數為380～440ppm/℃，具有極大的應用價值和市場潛力，可應用于無源微波器件作為高功率微波介質諧振器、高功率介質濾波器或微波天線、溫度補償器件等電子設備，或微波電子元器件中。

技術領域

本發明屬于介質陶瓷技術領域，特別涉及一種高介電常數、低介質損耗的納米介質陶瓷及其制備方法。

背景技術

近年來，微波信號因為其高信息容量和較強的方向性被認為是將來通信的主要信號載體，微波通信的迅猛發展，移動通信中的要求微波電路和微波器件向小型化、高可靠性、高頻帶性和廉價性發展。微波信號的頻率極高，波長很短，傳統的金屬諧振腔和金屬波導材料的體積和重量過大，嚴重限制了微波集成電路的發展。要實現微波設備的小型化、高可靠性和廉價性，就需要研發出更具優越性的新型介質材料。微波介質陶瓷材料由于其高介電常數、低損耗、溫度系數小等優點，早在20年前就被受關注，最近二十年來，微波介質陶瓷的研究取得了迅速發展，也成為制造微波介質濾波器和諧振器的關鍵材料。

由于器件的尺寸與介質的介電常數成負相關，要實現微波設備的小型化，就必須做出更高介電常數的材料，但是高介電常數往往意味著更大的介電損耗，尋求高介電常數低介質損耗一直以來都是科技工作者的追求。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種高介電常數、低介質損耗的納米介質陶瓷，其介電常數εr為96～105，介電損耗值tanδ為0.000033～0.0001。

本發明另一目的在于提供一種上述高介電常數、低介質損耗的納米介質陶瓷的制備方法。

本發明的目的通過下述方案實現：

一種高介電常數、低介質損耗的納米介質陶瓷，由包括摩爾比為90:10～100:0的二氧化鈦和α-三氧化二鋁，以及相對于氧化鈦和α-三氧化二鋁總質量的0.1～5％的助燒劑的組分組成。

進一步地，所述高介電常數、低介質損耗的納米介質陶瓷，由包括摩爾比為90:10～100:0的二氧化鈦和α-三氧化二鋁，以及相對于氧化鈦和α-三氧化二鋁總質量的1.0％的助燒劑的組分組成。

所述的二氧化鈦為金紅石型氧化鈦。

所述的二氧化鈦和α-三氧化二鋁使用前優選經熱預處理，更優選為在1000℃熱處理60min。

所述的助燒劑為二氧化硅、氟化鋰和氧化鎂中的至少一種，優選為二氧化硅、氟化鋰和氧化鎂的混合物，更優選為物質的量比為4:2:1的二氧化硅、氟化鋰和氧化鎂。

所述的助燒劑使用前優選經熱預處理，包括以下步驟：將助燒劑研磨成粉，675℃～725℃下高溫熱處理30～90min，得到熱預處理后的助燒劑。

所述的研磨成粉優選指研磨至粉末的粒徑為200～400nm。

本發明還提供一種上述高介電常數、低介質損耗的納米介質陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

(1)將按質量比90:10～100:0的二氧化鈦和α-三氧化二鋁混合，研磨后高溫煅燒；

(2)往步驟(1)煅燒后粉體中加入體系總質量的0.1～5％的助燒劑，球磨，再加入粘結劑，造粒，制模，高溫燒結，得到納米介質陶瓷。