[發(fā)明專利]高介電常數(shù)低損耗微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110836071.5
• 申請(qǐng)日: 2021-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN113666737A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳振星;馬志宇;郭蔚嘉;駱宇;陳雨谷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/462
• 分類號(hào): C04B35/462;C04B35/50;C04B35/622;C04B35/64;H01P1/20;H01P7/10
• 代理公司: 北京眾合誠成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

本發(fā)明提出一種高介電常數(shù)低損耗微波介質(zhì)陶瓷，其介電常數(shù)為78～80，Q×f值為13900～15200GHz，諧振頻率溫度系數(shù)為?5～+5ppm/℃。在維持較高介電常數(shù)和近零諧振頻率溫度系數(shù)的同時(shí)提高微波介質(zhì)陶瓷的Q×f值，實(shí)現(xiàn)介電性能指標(biāo)的協(xié)同改善。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高介電常數(shù)低損耗微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著高頻通信技術(shù)的日益完善，移動(dòng)通信的頻率范圍已拓展至微波頻段(300MHz～300GHz)。相較于低頻通信，微波通信具有高容量、大帶寬、低時(shí)延等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也對(duì)工作于微波頻段下的元件和材料性能提出了更高的要求。一般希望移動(dòng)設(shè)備中微波元件的組成材料：擁有高的介電常數(shù)，以減小元件體積；具有低的介質(zhì)損耗，以降低信號(hào)衰減；保持良好的溫度穩(wěn)定性，以確保元件正常工作于各種環(huán)境。高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷恰好具備上述特性，有希望被用于制造移動(dòng)設(shè)備中的微波元件。

化學(xué)組成為Ba_6-3xLn_8+2xTi₁₈O₅₄的鎢青銅結(jié)構(gòu)微波介質(zhì)陶瓷，因具較高的介電常數(shù)(約80)和可調(diào)至零的諧振頻率溫度系數(shù)，已得到深入研究與廣泛應(yīng)用。然而，為滿足高頻應(yīng)用需求，其Q×f值(約10000GHz)仍有待提高。故需通過改進(jìn)組成和工藝，在維持較高介電常數(shù)和近零諧振頻率溫度系數(shù)的同時(shí)，盡可能提升Ba_6-3xLn_8+2xTi₁₈O₅₄陶瓷的Q×f值，令其滿足微波元件的性能要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是對(duì)Ba_6-3xLn_8+2xTi₁₈O₅₄陶瓷進(jìn)行組分及工藝上的改進(jìn)，使其維持較高介電常數(shù)和近零諧振頻率溫度系數(shù)的同時(shí)，Q×f值盡可能高，滿足微波元件的性能要求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高介電常數(shù)低損耗微波介質(zhì)陶瓷，所述陶瓷的介電常數(shù)為78～80，Q×f值為13900～15200GHz，諧振頻率溫度系數(shù)為-5～+5ppm/℃。

所述陶瓷的原料組分包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為16％～17％的BaO、28％～29％的Sm₂O₃、15％～16％的Nd₂O₃、38％～39％的TiO₂。

所述陶瓷中還可以包括原料組分0.1％～1.0％的Al₂O₃。

所述陶瓷中還可以包括原料組分0.25％～0.75％的氧化物摻雜劑。

所述氧化物摻雜劑可以為SnO₂、WO₃或TiO2。

本發(fā)明還提供上述高介電常數(shù)低損耗微波介質(zhì)陶瓷的制備方法，其包括：

第一步，按照上面的質(zhì)量百分比例稱取除氧化物摻雜劑以外的原料粉體，加入無水乙醇，混合，干燥，過篩，煅燒；對(duì)煅燒后的粉體進(jìn)行球磨、干燥、過篩處理；

第二步，向第一步過篩處理后的粉體中按比例添加氧化物摻雜劑，球磨、干燥、過篩后加入聚乙烯醇水溶液，研磨造粒，壓制成圓柱形坯體；

第三步，坯體經(jīng)排膠后進(jìn)行燒結(jié)，隨后進(jìn)行退火處理。

所述第一步中煅燒溫度為1100～1200℃，煅燒時(shí)間為2～4時(shí)。

所述第二步中壓制坯體時(shí)施加200兆帕的單軸壓力。