[发明专利]一种中介电常数高温烧结微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，特别涉及一种中介电常数高温烧结微波介质陶瓷及其制备方法。所述微波介质陶瓷的化学表达式为：Ba₈Nb₄Zr₃O₂₄，采用固相烧结法制备。其烧结温度范围为1530‑1650℃。在1620℃可以获得性能优异微波介电性能：ε_r＝32,Q×f＝62151GHz,τ_f＝‑27ppm/℃。本发明制备工艺简单，原料价格低廉，制备出的低损耗微波介质陶瓷在工业上具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，特别涉及一种中介电常数高温烧结微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，对通信系统设备的质量和尺寸要求越来越高，特别是对移动通信系统中器件本身的小型化、轻便化、高频化、低功耗化方面的要求越来越加强。然而，当前采用传统材料制成的滤波器存在着各自的缺点，比如：采用微带结构及金属谐振器构成的滤波器、双工器要实现小型化难度太大；声表面波滤波器虽然可以减小电路尺寸，但由于功率容量小及插入损耗大的不足，其应用范围受到了限制。

针对这些问题，作为新型微波介质陶瓷材料有望成为一种可信赖替代方案。在众多的微波介质陶瓷中，具有六方钙钛矿结构的铌酸盐材料由于其适中的介电常数，低的介电损耗，而具有广泛的应用潜力。在六方钙钛矿陶瓷中，BaO-TiO₂-Nb₂O₅三元体系是近年来兴起的具有代表性的中介电常数陶瓷体系，然而，在高温下易引起Ti离子还原，导致陶瓷的半导体化，进而导致其较低的品质因数限制其进一步的应用(ε_r＝42～49,Q×f＝13000～29000GHz，τ_f＝25～175ppm/℃)。在考虑电负性、离子半径、离子极化的前提下，采用Sn、Zr离子完全Ti是一种可行的方法，然而，Sn离子高温下的蒸发会引起空位缺陷，会对微波介电性能产生不利的影响。因此，本发明聚焦BaO-ZrO₂-Nb₂O₅三元体系，开发出一种新的低损耗微波介质陶瓷。

发明内容

本发明的目的是提供一种中介电常数高温烧结微波介质陶瓷及其制备方法。

本发明涉及的中介电常数高温烧结微波介质陶瓷的化学表达式为：Ba₈Nb₄Zr₃O₂₄，通过固相法制备获得。在1530-1650℃烧结制备的Ba₈Nb₄Zr₃O₂₄陶瓷均为纯的六方钙钛矿，空间群为R-3m。其最佳的微波介电性能为ε_r＝32,Q×f＝62151GHz,τ_f＝-27ppm/℃，ST＝1620℃。

上述中介电常数高温烧结微波介质陶瓷的制备方法，按以下步骤进行：

(1)将纯度为99％以上的BaCO₃、ZrO₂、Nb₂O₅的原始粉末按照化学式Ba₈Nb₄Zr₃O₂₄进行配料；

(2)将步骤(1)所得粉料放入尼龙球磨罐，按照料：去离子水：氧化锆球质量比1：1.5：5的比例进行混合，在行星球磨机中球磨6小时，取出后，在110℃下将水烘干，再采用60目筛网过筛，最后在1200℃大气气氛中预烧4小时；