[发明专利]一种低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子材料与器件技术领域，具体涉及一种微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

进入二十世纪八十年代以来，以微波应用为代表的雷达及通讯技术的发展十分迅猛，尤其是在信息化浪潮席卷全球的今天，移动通讯如车载电话、个人便携式移动电话、卫星直播电视等正在迅猛增长，而且移动通讯设备和便携式终端正趋向小型、轻量、薄型、高频、低功耗、多功能、高性能发展。这一方面为微波介质陶瓷的发展提供了广阔的前景；另一方面也对以微波介质陶瓷材料为基础的微波电路元器件提出了更高的要求，显然以降低生产成本、减少能耗、能够满足与高导电率的金属电极材料(如银、铜、镍等)共烧的低温烧结微波介质陶瓷的研究和开发是今后发展的方向(舒新兴，饶平根，陈大博.低温烧结微波介质陶瓷的研究现状及展望.中国陶瓷，2005，41(1)，43～45)。

BaO-TiO₂-Nb₂O₅作为一个有发展潜力的高频微波介电陶瓷材料体系引起人们注意的时间并不长。20世纪八十年代，BaO-TiO₂-Nb₂O₅体系被详细研究，Kolar等人证实了3个组成比例为1∶1∶3，1∶1∶4或1∶1∶5时能同时获得高介电常数和高Q值。在此后的近十年间，对于该体系材料的介电特性少有人涉足。直至1997年，Roberts和Cava研制出了八种不同组成的BaO-TiO₂-Nb₂O₅体系，其中BaTiNb₄O₁₃，BaTi₃Nb₄O₁₇和Ba₃Ti₅Nb₆O₂₈因性能优异而被认为适用做微波电介质谐振器材料。之后，该体系的另一个组成Ba₂Ti₃Nb₄O₁₈被发现，并且其具有非常优异的介电性能：ε_r＝38.1，Qf＝14227GHz，andτ_f＝-11ppm/℃。(童盛，凌志远，郭栋，胡星.高频电介质新材料Ba₂Ti₃Nb₄O₁₈陶瓷.电子元件与材料，2007，Vol.26，No.7)

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温烧结微波介质陶瓷材料，该材料具有高介电常数和低介电损耗的优异性能；本发明的另一个目的是提供上述低温烧结微波陶瓷的制备方法，该方法可以降低烧结温度，工艺简单，成本低廉。

本发明提供的一种低温烧结微波介质陶瓷材料，其名义组成为Ba₂Ti₃Nb₄O₁₈，其特征在于：该材料是在Ba₂Ti₃Nb₄O₁₈中添加CuO，以及H₃BO₃和B₂O₃中的任一种得到，其中，CuO的质量百分比含量为0.5～2％，H₃BO₃或B₂O₃的质量百分比含量为1.5～4.5％，余量为Ba₂Ti₃Nb₄O₁₈。

上述的低温烧结微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：

第1步：按照下述过程制备Ba₂Ti₃Nb₄O₁₈粉体：

(1.1)将TiO₂、Nb₂O₅、以及BaCO₃和Ba(OH)₂中的任一种，按Ba₂Ti₃Nb₄O₁₈结构式中比例混合，加入去离子水，球磨，烘干；

(1.2)将上述烘干后的材料放入高温炉中，从室温以3～5℃/分钟升温至1150℃～1200℃，保温2小时～4小时；