[发明专利]高介电常数低损耗微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提出一种高介电常数低损耗微波介质陶瓷，其介电常数为78～80，Q×f值为13900～15200GHz，谐振频率温度系数为‑5～+5ppm/℃。在维持较高介电常数和近零谐振频率温度系数的同时提高微波介质陶瓷的Q×f值，实现介电性能指标的协同改善。

技术领域

本发明涉及电子功能材料技术领域，具体涉及一种高介电常数低损耗微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

随着高频通信技术的日益完善，移动通信的频率范围已拓展至微波频段(300MHz～300GHz)。相较于低频通信，微波通信具有高容量、大带宽、低时延等优点，但同时也对工作于微波频段下的元件和材料性能提出了更高的要求。一般希望移动设备中微波元件的组成材料：拥有高的介电常数，以减小元件体积；具有低的介质损耗，以降低信号衰减；保持良好的温度稳定性，以确保元件正常工作于各种环境。高介电常数微波介质陶瓷恰好具备上述特性，有希望被用于制造移动设备中的微波元件。

化学组成为Ba_6-3xLn_8+2xTi₁₈O₅₄的钨青铜结构微波介质陶瓷，因具较高的介电常数(约80)和可调至零的谐振频率温度系数，已得到深入研究与广泛应用。然而，为满足高频应用需求，其Q×f值(约10000GHz)仍有待提高。故需通过改进组成和工艺，在维持较高介电常数和近零谐振频率温度系数的同时，尽可能提升Ba_6-3xLn_8+2xTi₁₈O₅₄陶瓷的Q×f值，令其满足微波元件的性能要求。

发明内容

本发明的目的是对Ba_6-3xLn_8+2xTi₁₈O₅₄陶瓷进行组分及工艺上的改进，使其维持较高介电常数和近零谐振频率温度系数的同时，Q×f值尽可能高，满足微波元件的性能要求。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高介电常数低损耗微波介质陶瓷，所述陶瓷的介电常数为78～80，Q×f值为13900～15200GHz，谐振频率温度系数为-5～+5ppm/℃。

所述陶瓷的原料组分包括质量分数分别为16％～17％的BaO、28％～29％的Sm₂O₃、15％～16％的Nd₂O₃、38％～39％的TiO₂。

所述陶瓷中还可以包括原料组分0.1％～1.0％的Al₂O₃。

所述陶瓷中还可以包括原料组分0.25％～0.75％的氧化物掺杂剂。

所述氧化物掺杂剂可以为SnO₂、WO₃或TiO2。

本发明还提供上述高介电常数低损耗微波介质陶瓷的制备方法，其包括：

第一步，按照上面的质量百分比例称取除氧化物掺杂剂以外的原料粉体，加入无水乙醇，混合，干燥，过筛，煅烧；对煅烧后的粉体进行球磨、干燥、过筛处理；

第二步，向第一步过筛处理后的粉体中按比例添加氧化物掺杂剂，球磨、干燥、过筛后加入聚乙烯醇水溶液，研磨造粒，压制成圆柱形坯体；

第三步，坯体经排胶后进行烧结，随后进行退火处理。

所述第一步中煅烧温度为1100～1200℃，煅烧时间为2～4时。

所述第二步中压制坯体时施加200兆帕的单轴压力。