[发明专利]一种低温烧结、低损耗的BaO-CeO2-TiO2系微波介质陶瓷

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于微波通信系统中的介质谐振器、滤波器及介质天线等微波元器件 的微波介质陶瓷，尤其涉及一种低温烧结、低损耗的BaO-CeO₂-TiO₂系微波介质陶瓷。

背景技术

自80年代以来，围绕微波介质谐振器、滤波器、振荡器等的研究开发，大大加速了移动 通信机的高性能和小型化。随着电信业的飞速发展，对通信设备系统的便携性提出了更高的 要求。对微波介质陶瓷基本性能要求为：首先要具有低的介质损耗(高品质因子，适用频率下 Q＞5000)和低温烧结(＜1300℃，降低能耗适于工业化大生产)，同时具有适当的介电常数 (30＜ε_r＜50)值，适用于(5～9GHz)微波频段的微波电路器件要求。BaO-R₂O₃-TiO₂系微波介质陶 瓷是广泛应用于1～4GHz无线移动通信的微波通信的微波介质陶瓷体系之一，一般通式为 Ba_6-3xR_8-2xTi₁₈O₅₄(BLT)，烧结温度为1350℃～1450℃，具有高介电常数、高品质因数和近零 频率温度系数特点。目前，该体系的研究主要集中于R＝La、Sm、Nd等体系，而烧结温度高 成为限制其广泛应用的主要障碍，因此很有必要进一步研究开发低温烧结且具有低介质损耗 的微波介质陶瓷。对Ln＝Ce体系研究始于Ce离子的变价性的发现，在H.Sreemoolanadhan等 研究的BaO-2CeO₂-nTiO₂(n＝3、4、5)体系中，n＝4具有最佳的品质因素为18560，但其ε_r略 显偏低仅27。周东祥等人以BaTO₃、CeO₂、TiO₂为原料按照Ba_6-3xR_8-2xTi₁₈O₅₄配比制备出的 陶瓷体系中，28＜ε_r＜31，1600＜Q＜4900。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温烧结的微波介质陶瓷，具有低的介质损耗，适当的介电常 数值，近零的谐振频率温度系数。

本发明的技术方案为：一种低温烧结、低损耗的BaO-CeO₂-TiO₂系微波介质陶瓷，其特 征在于原料为BaCO₃、CeO₂和TiO₂，各原料的配比为：BaO-CeO₂-TiO₂摩尔比为1∶1∶1～4； 介质陶瓷的介电常数ε_r为30～80，品质因数Q为5000～20000。

本发明还提供了上述微波介质陶瓷的制备方法，其具体步骤如下：

按按BaO-CeO₂-TiO₂摩尔比为1∶1∶1～4配比称取原料，球磨4～6小时，烘干；

烘干的原料进行预烧处理；煅烧后的粉料随炉冷却，取出后二次球磨4～8小时，烘干；

二次球磨烘干后的粉料加入粘结剂，研磨造粒压制成型；

成型后的坯体在1180℃～1300℃烧结成瓷，控制升温速率为2～3.5℃/min，保温时间 为2～6小时，随炉冷却。

上述步骤中采用行星式球磨机湿法球磨，加入去离子水以及玛瑙球，控制料∶球∶水 的质量比为1∶2∶1～3；优选湿法球磨4～5小时。

上述步骤中所述的预烧温度为900℃～1100℃，升温速率为2～3.5℃/min，保温时间为 2～3小时。优选步骤中二次球磨时间为5～6小时。

优选步骤中粘结剂为聚乙烯醇(PVA)或羧甲基纤维素钠(CMC)，粘结剂的加入量占原料 总重量的6～12％；研磨造粒1～2小时，过80目或120目筛，干压成型。

有益效果：