[发明专利]一种微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于陶瓷加工技术领域，具体涉及一种微波介质陶瓷材料及其制备方法。本发明的微波介质陶瓷材料的制备方法包括以下步骤：(1)将钡源、钛源、Ba₂Ti₉O₂₀与溶剂混合均匀得预混料；所述钡源为氢氧化钡、氯化钡、醋酸钡、硝酸钡中的至少一种；所述钛源为二氧化钛、钛酸酯中的至少一种；所用溶剂的质量为Ba₂Ti₉O₂₀质量的6～20％；(2)将预混料在430～450MPa、180～190℃下保压保温1～120min，得前驱体；(3)将前驱体在700～900℃下保温3～5h。本发明的制备方法工艺简单，最高热处理温度仅为900℃，远低于常规工艺的热处理温度，并且制得的微波介质陶瓷材料的相对密度可以达到传统工艺制备出来的Ba₂Ti₉O₂₀微波介质陶瓷的相对密度。

技术领域

本发明属于陶瓷加工技术领域，具体涉及一种微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

高频介电材料已经被广泛应用于众多领域如电子封装、基板、功能元器件等。Ba₂Ti₉O₂₀具有优良的微波介电性能、高介电常数(ε_r＝39.8)、低谐振频率温度系数(τ_f＝2ppm/℃)以及高品质因数(Q×f为8000)，是一种可用在共振器及滤波器的微波介质陶瓷材料。Ba₂Ti₉O₂₀在其结构排列上沿着[001]轴出现O-Ba-vacancy(空位)-Ba-O的顺序，这样的结构使Ba²⁺在外加电场的左右作用下以跳跃的方式在空位与正常位置间相互移动，且因几何空间的限制，使Ba²⁺只能在有限的范围间移动，因此，Ba₂Ti₉O₂₀具有较佳的微波介电性能。

一般的陶瓷材料的熔点都非常高，传统烧结的温度需要达到熔点的50～75％。因此，对于绝大多数陶瓷材料来说，制备时的烧结温度都在1000℃以上。如公布号为CN1420102A的中国发明专利申请中公开了一种准纳米级二钡九钛氧化物微波陶瓷及其制备方法。准纳米级Ba₂Ti₉O₂₀微波陶瓷由主成分Ba(OH)₂·8H₂O和TiO₂以及微量添加物Al₂O₃、SiO₂和Bi₂O₃组成，其制备方法包括以下步骤：将主成分在高压反应釜中进行水热反应后，在产物中加入微量添加物，然后在1250～1300℃下保温即得。较高的烧结温度造成了能量的浪费，而且高温需要复杂的设备；若原料中含有高温易挥发的物质，则会造成化学计量比不准从而导致最终的产物与理想产物相差很远。较高的烧结温度使得Ba₂Ti₉O₂₀不能够与其他金属如Ag共烧来制备多层电容器，限制了Ba₂Ti₉O₂₀微波介质陶瓷材料的应用。

申请公布号为CN103342383A的中国发明专利申请中公开了一种微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：以硝酸钡、钛酸四丁酯和柠檬酸为原料制备第一溶液；以硝酸钡、钛酸四丁酯和柠檬酸为原料制备第二溶液，然后加入氨水调节pH值为5，制成溶胶，然后烘干制得凝胶后在1100℃煅烧得到钡钛基微米粉体，加乙醇制成悬浮液；将悬浮液与第一溶液混合，制成溶胶，烘干后在700℃下煅烧得到前驱体；然后在高温炉中在1200℃下烧成，制得钡钛基微波介质陶瓷。该方法中步骤较为复杂，是将钡钛基微米粉体制成悬浮液，然后与第一溶液混合，采用溶胶凝胶法得到粉体后，再经过两段烧结得到，并且第二阶段烧结温度较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单的微波介质陶瓷材料的制备方法。