[发明专利]低温烧结锂基微波介电陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及介电陶瓷材料，特别涉及低温烧结锂基微波介电陶瓷及其制备 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、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、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)高的相对 介电常数ε_r以利于器件的小型化，一般要求ε_r≥20；(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；(3)谐振频率的温度系数τ_f尽可 能小以保证器件具有好的热稳定性，一般要求-10/℃≤τ_f≤+10ppm/℃。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ε_r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3类。

(1)低ε_r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ε _r＝25～30，Q＝(1～3)×10⁴(在f≥10GHz下)，τ_f≈0。主要应用于f≥8GHz的 卫星直播等微波通信机中作为介质谐振器件。

(2)中等ε_r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ε_r＝35-40，Q＝(6～9)×10³(在 f＝3～-4GHz下)，τ_f≤5ppm/℃。主要用于4～8GHz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。

(3)高ε_r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，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、Ca_1-xLn_2x/3TiO₃系等高ε_r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。)

随着信息技术的加速发展，移动通信系统向高频化、小型化、集成化、 高可靠性方向发展，中等介电常数材料体系介电常数偏低，在保持Q值不降低 的前提下很难满足进一步小型化的需求。而高介电常数材料体系主要是综合性 能较差，Q·f值较小，很难满足高频化、高可靠性的发展需求。另外这些材 料体系的烧结温度一般高于1300℃，不能直接与Ag、Cu等低熔点金属共烧 形成多层陶瓷电容器。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有低损耗与良好的热稳定性，同时具有高频介 电常数达到25～40，可在1100℃下烧结的介电陶瓷材料及其制备方法。