[发明专利]一种硅基低介微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

本发明属于微波介质陶瓷技术领域，更具体地，涉及一种硅基低介微波介质陶瓷及其制备方法。将化学通式为xBaO‑yMO‑zSiO₂(M＝Ca,Sr；0x≤1.0；1.0≤y≤2.0；1.0≤z≤3.0)的化合物用于制备微波介质陶瓷材料。该陶瓷具有低介电常数(ε_r＝7.3～11.0)、优异的品质因数(Q×f＝5370～40500GHz)和较宽的烧结温度(1150℃～1250℃)，同时该微波介质陶瓷具有负的谐振频率温度系数(‑76.6ppm/℃≤τ_f≤‑36.3ppm/℃)。该微波介质陶瓷的较低的烧结温度和优异的品质因数可使这种硅基低介微波介质材料应用于BME‑MLCC领域。

技术领域

本发明属于微波介质陶瓷技术领域，更具体地，涉及一种硅基低介微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是指应用于微波频段(300MHz～300GHz)电路中作为介质的陶瓷材料。随着通信设备运行频率不断的提高，信号延迟现象会变得更加明显，系统损耗和发热量也会随之增大，系统稳定性会逐渐变差。而低介电常数能减小材料与电极之间的交互耦合损耗，并且能提高电信号的传输速率，优异的品质因数能减小系统损耗且会提高材料的选频特性。考虑到环境友好和低成本等因数，硅基低介电常数的微波介质陶瓷的研究显得尤为重要。

多层陶瓷电容器(Multi-layer ceramic capacitors，简称MLCC)是一种广泛应用于表面贴装技术中的元器件，作为电子行业的基础原件，MLCC的需求量近年来以每年10％左右的递增，但MLCC的出口量90％以上都来自日本、美国等国家。MLCC按照内电极的种类可分为贵金属内电极多层陶瓷电容器(Precious Metal Electrode，简称PME-MLCC)和贱金属内电极多层陶瓷电容器(Base Metal Electrode，简称BME-MLCC)。PME-MLCC采用价格昂贵的Ag或Ag-Pd电极，可以在空气中烧结。而BME-MLCC通常采用相对廉价的Cu或Ni电极，BME-MLCC的价格相对较低但需要在还原性气氛中烧结。较低的生产成本和稳定的生产工艺是我国MLCC领域需要努力的目标。

为了制备出有竞争力的MLCC产品，研究出一种能抗还原(不含易变价元素)、价格低廉(富含Si、Ba、Ca等)且烧结温度在Cu或Ni电极熔点以下的微波介质陶瓷显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种化合物在制备微波介质陶瓷中的应用，拓宽了低介电常数的BME-MLCC微波介质陶瓷材料的选择范围。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种化合物在制备微波介质陶瓷中的应用，该化合物的化学式为xBaO-yMO-zSiO₂，其中M＝Ca,Sr；0x≤1.0；1.0≤y≤2.0；1.0≤z≤3.0。

优选地，采用所述化合物制备得到的微波介质陶瓷的介电常数在7.3至11.0之间，品质因数Q×f为5370～40500GHz，谐振频率温度系数τ_f的范围为：-76.6ppm/℃≤τ_f≤-36.3ppm/℃。

优选地，按照如下方法制备得到所述微波介质陶瓷：

步骤(1)：按照化学表达式为xBaO-yMO-zSiO₂的化学计量比称取BaCO₃、CaCO₃、SrCO₃和SiO₂，其中M为Ca或Sr，称量后湿法球磨处理，球磨后烘干，然后进行预烧，得到预烧陶瓷粉体；

步骤(2)：将步骤(1)得到的预烧陶瓷粉体，进行二次湿法球磨处理，烘干后加入粘合剂造粒，压片后进行烧结，获得所述微波介质陶瓷。

优选地，步骤(1)所述湿法球磨处理，湿法球磨分散剂为300wt％的去离子水和介质为锆球，球磨工艺为以360r/min的速度球磨5小时。