法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2018-09-11
专利权人的姓名或者名称、地址的变更 IPC(主分类):H01B3/12 变更前: 变更后: 申请日:20130820
专利权人的姓名或者名称、地址的变更
2017-11-24
专利权人的姓名或者名称、地址的变更 IPC(主分类):H01B3/12 变更前: 变更后: 申请日:20130820
专利权人的姓名或者名称、地址的变更
2015-03-11
授权
授权
2014-01-08
实质审查的生效 IPC(主分类):C04B35/468 申请日:20130820
实质审查的生效
2013-12-11
公开
公开
技术领域
本发明涉及介电陶瓷材料,特别是涉及在微波频率使用的介质基板、谐振器和滤波器等微波元器件的微波介电陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
微波介电陶瓷是指应用于微波频段(主要是UHF、SHF频段)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷,在现代通讯中被广泛用作谐振器、滤波器、介质基片和介质导波回路等元器件,是现代通信技术的关键基础材料,已在便携式移动电话、汽车电话、无绳电话、电视卫星接受器和军事雷达等方面有着十分重要的应用,在现代通讯工具的小型化、集成化过程中正发挥着越来越大的作用。
应用于微波频段的介电陶瓷,应满足如下介电特性的要求:(1)系列化介电常数εr以适应不同频率及不同应用场合的要求;(2)高的品质因数Q值或介质损耗tanδ以降低噪音,一般要求Qf≥3000 GHz;(3) 谐振频率的温度系数τ?尽可能小以保证器件具有好的热稳定性,一般要求-10/℃≤τ? ≤+10 ppm/℃。国际上从20世纪30年代末就有人尝试将电介质材料应用于微波技术。
根据相对介电常数εr的大小与使用频段的不同,通常可将已被开发和正在开发的微波介质陶瓷分为4类。
(1)超低介电常数微波介电陶瓷,主要代表是Al2O3-TiO2、Y2BaCuO5、MgAl2O4和Mg2SiO4等,其εr≤20,品质因数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εr和高Q值的微波介电陶瓷,主要是BaO-MgO-Ta2O5, BaO-ZnO-Ta2O5或BaO-MgO-Nb2O5, BaO-ZnO-Nb2O5系统或它们之间的复合系统MWDC材料。其εr=25~30, Q=(1~2)×104(在f≥10 GHz下), τ?≈0。主要应用于f≥8 GHz的卫星直播等微波通信机中作为介质谐振器件。
(3)中等εr和Q值的微波介电陶瓷,主要是以BaTi4O9、Ba2Ti9O20和(Zr、Sn)TiO4等为基的MWDC材料,其εr=35~40,Q=(6~9)×103(在f=3~-4GHz下),τ?≤5 ppm/°C。主要用于4~8 GHz 频率范围内的微波军用雷达及通信系统中作为介质谐振器件。
(4)高εr而Q值较低的微波介电陶瓷,主要用于0.8~4GHz 频率范围内民用移动通讯系统,这也是微波介电陶瓷研究的重点。80年代以来,Kolar、Kato等人相继发现并研究了类钙钛矿钨青铜型BaO—Ln2O3—TiO2系列(Ln=La、 Sm、 Nd或Pr等,简称BLT系)、复合钙钛矿结构CaO—Li2O—Ln2O3—TiO2系列、铅基系列材料、Ca1-xLn2x/3TiO3系等高εr微波介电陶瓷,其中BLT体系的BaO—Nd2O3—TiO2材料介电常数达到90,铅基系列 (Pb,Ca)ZrO3介电常数达到105。
目前,已实用化的低εr和高Q值的微波介电陶瓷主要面临主要原料Ta2O5、Nb2O5 价格昂贵同时烧结温度高(≥1300℃)等导致成本高的问题,因此迫切需要开发采用较低成本的原料且烧结温度低的低εr和高Q值的微波介电陶瓷。
发明内容
本发明的目的是提供一种低成本且热稳定性好的低εr和高Q值的钛酸盐微波介电陶瓷。
本发明的钛酸盐微波介电陶瓷材料的化学组成式为:Ba2Ti5Zn1-xMgxO13,其中0≤x≤1。
所述钛酸盐陶瓷的制备方法具体步骤为:
(1)将纯度为99.9%以上的BaCO3、ZnO、MgO和TiO2的原始粉末按Ba2Ti5Zn1-xMgxO13化学式称量配料。
(2)将步骤(1)原料湿式球磨混合12小时,溶剂为蒸馏水,烘干后在600℃大气气氛中预烧6小时。
(3)在步骤(2)制得的粉末中添加粘结剂并造粒后,再压制成型,最后在1220~1260℃大气气氛中烧结4小时;所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液,剂量占粉末总质量的3%。
本发明制备的陶瓷在1220~1260℃℃烧结良好,其介电常数达到27~28,品质因数Qf值高达55000-76000GHz,谐振频率温度系数小,在工业上有着极大的应用价值。
具体实施方式
实施例:
表1示出了构成本发明的各成分含量的5个具体实例及其微波介电性能。其制备方法如上所述,用圆柱介质谐振器法进行微波介电性能的评价。
本发明决不限于以上实施例。与Ba相似结构与化学性质的元素如Sr、Ca、 Pb等,也可以做出与本发明类似晶体结构与性能的介电陶瓷。
本陶瓷可广泛用于各种介质谐振起器、滤波器等微波器件的制造,可满足移动通信、卫星通信等系统的技术需要。
表1:
机译: 片状铌钛酸锂(LI-NB-TI-O)模板粮食,纹理化钛酸铌酸锂(LI-NB-TI-O)微波陶瓷由相同的组成及其制备方法
机译: 基于复合材料Resadoradora SrBi4Ti4O15和V2O5的介电陶瓷的制备方法,用于微波和所得产品
机译: 具有适用于微波介电应用的组成BAO2-NB2O5-TIO2的新型陶瓷介电体的制备方法