高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器，它由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的材料組成：BaO?10.0-65.0%、CoO?1.0-15.0%、Nb2O5?20.0-65.0%、Al2O3?1.0-6.0%、ZnO?1.0-7.0%、K2O?0.01-1.0%、TiO2?0.1-2.0%、Na2O?0.1-1.5%、SiO2?0.1-3.0%、MgO?0.1-3.0%、Cr2O3?0.01-1.5%、ZrO2?0.1-3.0%、CaO?0.05-2.0%、La2O3?0.1-1.0%、SrO?0.01-2.0%、Sm2O3?0.1-2.0%、Fe2O3?0.01-2.0%、MoO3?0.01-0.5%、CdO?0.01-1.5%、SO3?0.1-1.5%；其制備方法包括配料、混料、合成、細(xì)磨、噴霧造粒、成型、燒成和后加工。本發(fā)明原料經(jīng)人工合成，形成了復(fù)雜的化學(xué)及晶體結(jié)構(gòu)，其中Nb2O5,ZnO及CoO是提高品質(zhì)因數(shù)的關(guān)鍵因素，本發(fā)明為通信產(chǎn)業(yè)提供了可產(chǎn)業(yè)化的新型微波陶瓷介質(zhì)諧振器，它具有介電常數(shù)較高，品質(zhì)因數(shù)好，諧振頻率溫度系數(shù)優(yōu)越的突出優(yōu)點。
【專利說明】高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通信元器件，尤其是一種微波介質(zhì)材料，具體地說是一種高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在現(xiàn)代通信技術(shù)中，微波通信占用十分重要的地位，它在軍事和民用兩方面都有廣泛的應(yīng)用，如雷達(dá)，衛(wèi)星導(dǎo)航，衛(wèi)星通訊，移動通信以及無線網(wǎng)絡(luò)等方面。微波陶瓷材料及元器件是微波通信中重要的組成部分，它可以提高通訊設(shè)備的性能并可使元器件以至整機(jī)的小型化，因此研發(fā)新型的高性能微波陶瓷材料以及元器件是當(dāng)今發(fā)達(dá)國家十分關(guān)注的研究方向，據(jù) 申請人:所知，目前尚無一種可供產(chǎn)業(yè)化的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷材料可供使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對通信急需，提供一種能產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]一種高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器，其特征是它由以下質(zhì)量百分比的原料組成:BaO 10.0-65.0%、CoO 1.0-15.0%、Nb2O5 20.0-65.0%、Al2O3 1.0-6.0%、ZnO 1.0-7.0%、K2O 0.01-1.0%, TiO2 0.1-2.0%, Na2O 0.1-1.5%, SiO2 0.1-3.0%, MgO 0.1-3.0%, Cr2O30.01-1.5%、ZrO2 0.1-3.0%、CaO 0.05-2.0%、La2O3 0.1-1.0%、SrO 0.01-2.0%、Sm2O30.1-2.0%、Fe2O3 0.01-2.0%、MoO3 0.01-0.5%、CdO 0.01-1.5%、SO3 0.1-1.5% ;各組份的質(zhì)量百分比之和為100%。
[0006]優(yōu)選的，所述的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器由以下質(zhì)量百分比的原料組成:BaO 20.0-60.0%、CoO 2-10%, Nb2O5 25.0-60.0%、Al2O3 1.5-5.0%、ZnO 3.0-6.5%、K2O 0.03-1.0%、TiO2 0.1-1.5%、Na2O 0.25-1.5%、SiO2 0.4-3.0%、MgO 0.1-2.0%、Cr2O30.01-1.0%、ZrO2 0.1-2.0%、CaO 0.05-1.5%、La2O3 0.1-0.5%、SrO 0.01-1.0%、Sm2O30.2-2%、Fe2O3 0.02-1.0%、MoO3 0.02-0.1%、CdO 0.01-1.0%、SO3 0.15-1.0%。
[0007]所述的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器，其性能為介電常數(shù)、=32~37，QXf(品質(zhì)因數(shù)和頻率乘積)=45000~90000 GHz，諧振頻率溫度系數(shù)Tf= -5~5ppm/°C (_45°C~+105°C )。
[0008]所述的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器是經(jīng)混料、合成、細(xì)磨、噴霧造粒、成型、燒成和后加工制成的。
[0009]本發(fā)明的另一目的是提供高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器的制備方法，依次包括以下步驟:
[0010]I)混料、合成:稱取上述原料組分按照比例混合均勻，在1100~1150°C下煅燒一次；[0011 ] 2)細(xì)磨:研磨使細(xì)度達(dá)到D90≤5μ-- ;
[0012]3)噴霧造粒:加入粘結(jié)劑混合得到漿料，噴霧造粒；
[0013]4)成型:3MPa~12Mpa下壓制成型得到生坯；
[0014]5)燒成:生胚在1400~1500°C下燒結(jié)5~10小時，即獲得陶瓷介質(zhì)諧振器。
[0015]步驟3)中，粘結(jié)劑優(yōu)選質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%PVA溶液；其中粘結(jié)劑的加入量優(yōu)選為原料總質(zhì)量的5%~12%。
[0016]本發(fā)明所述微波陶瓷介質(zhì)諧振器的制備方法還包括后加工(組裝)。
[0017]所述的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器的結(jié)構(gòu)為實心圓柱體、空心圓柱體或空心圓管狀結(jié)構(gòu)。
[0018]所述的實心圓柱體的高品質(zhì)因數(shù)微博陶瓷介質(zhì)諧振器，一般在頻率較高時使用，外徑A為5-20mm，高度B為2_8mm ;所述的空心圓柱體的高品質(zhì)因數(shù)微博陶瓷介質(zhì)諧振器，為帶有中心孔C的結(jié)構(gòu)，其應(yīng)用的頻率范圍較寬，中心孔的內(nèi)徑C為3-20_，外徑A為IO-1OOmm,高度為5_50mm之間；所述的空心圓管狀結(jié)構(gòu)的高品質(zhì)因數(shù)微博陶瓷介質(zhì)諧振器，中心孔的內(nèi)徑C為3-8mm，外徑A為10_20mm，高度為20_40mm之間，在頻率較低時使用，是目前無線網(wǎng)絡(luò)通信中使用較多的微波陶瓷介質(zhì)諧振器。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[0020]本發(fā)明原料經(jīng)人工合成，形成了復(fù)雜的化學(xué)及晶體結(jié)構(gòu)，其中Nb2O5, ZnO及CoO是提高品質(zhì)因數(shù)的關(guān)鍵因素，本發(fā)明為通信產(chǎn)業(yè)提供了可產(chǎn)業(yè)化的新型微波陶瓷介質(zhì)諧振器，它具有介電常數(shù)較高，品質(zhì)因數(shù)好，諧振頻率溫度系數(shù)優(yōu)越的突出優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是利用本發(fā)明的微波陶瓷介質(zhì)諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0022]圖2是利用本發(fā)明的微波陶瓷介質(zhì)諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0023]圖3是利用本發(fā)明的微波陶瓷介質(zhì)諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖之三。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0025]實施例1
[0026]如圖1所示，一種實心圓柱狀高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器，其外徑A為10mm，高度B為6mm，由以下質(zhì)量百分比的原料組成:BaO 20.0%、CoO 6.0%、Nb2O5 58.0%、Al2O3
3.2%、ZnO 4.0%、K2O 0.5%、TiO2 0.5%、Na2O 0.25%、SiO2 1.2%、MgO 0.5%、Cr2O3 1.0%、ZrO20.7%,CaO 1.5%、La203 0.1%, SrO 1.0%, Sm2O3 0.8%,Fe2O3 0.5%,MoO3 0.02%、CdO 0.01%, SO3
0.22% ;各組份的質(zhì)量百分比之和為100%。
[0027]本實施例高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器，依次包括以下步驟:1)混料、合成:稱取上述原料組分按照比例混合均勻，在1150°C下煅燒一次；2)細(xì)磨:研磨使細(xì)度達(dá)到D90 ^ 5 μ m ;3)噴霧造粒:加入占原料總質(zhì)量的5%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%PVA溶液作為粘結(jié)劑混合得到漿料，噴霧造粒；4)成型:6MPa下壓制成型得到生坯；5)燒成:生胚在1500°C下燒結(jié)5小時，即獲得微波陶瓷介質(zhì)諧振器；最后組裝得到如圖1所示的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器。[0028]對本實施例制得的微波陶瓷介質(zhì)諧振器進(jìn)行測試，介電常數(shù)ε r=32, f=5.5 + 0.05GHz 時，Q=14000，Tf= -4 ~4ppm/°C (-45° C- +105。C)。
[0029]實施例2
[0030]如圖2所示，本實施例與實施例1的區(qū)別在于它為帶有中心孔C的結(jié)構(gòu)，本實施例的諧振器的中心孔的內(nèi)徑C為17mm，外徑A為30mm，高度為20mm，由以下質(zhì)量百分比的原料組成:BaO 32.0%、Co0 10.0%、Nb205 37.0%、A1203 1.5%,ZnO 6.5%,K2O 1.0%、Ti02 1.5%,Na2O
0.6%、SiO2 3.0%、MgO 0.8%、Cr2O3 0.5%、ZrO2 2.0%、CaO 0.8%、La2O3 0.5%、SrO 0.5%、Sm2O3
0.2%、Fe2O3 0.02%、MoO3 0.1%、CdO 0.48%、SO3 1.0% ;各組份的質(zhì)量百分比之和為 100%。
[0031]本實施例高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器，依次包括以下步驟:1)混料、合成:稱取上述原料組分按照比例混合均勻，在1150°C下煅燒一次；2)細(xì)磨:研磨使細(xì)度達(dá)到D90 ^ 5 μ m ；3)噴霧造粒:加入占原料總質(zhì)量的12%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%PVA溶液作為粘結(jié)劑混合得到漿料，噴霧造粒；4)成型:IOMPa下壓制成型得到生坯；5)燒成:生胚在1450°C下燒結(jié)8小時，即獲得微波陶瓷介質(zhì)諧振器；最后組裝得到如圖2所示的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器。
[0032]對本實施例制得的微波陶瓷介質(zhì)諧振器進(jìn)行測試，介電常數(shù)~=36，f=1.95±0.05 GHz 時，Q=23000，Tf= -3 ~3ppm/°C (-45。C- +105。C)。
[0033]實施例3
[0034]如圖3所示，本實施例與實施例1的區(qū)別在于它為管狀結(jié)構(gòu)，中心孔的內(nèi)徑C為7mm，外徑A為28mm，高度為13mm，由以下質(zhì)量百分比的原料組成:BaO 57.0%, CoO 2.0%、Nb2O5 25.0%、Al2O3 4.8%、ZnO 3.0%、K2O 0.03%、TiO2 0.1%、Na2O 1.5%、SiO2 0.4%、MgO1.8%、Cr2O3 0.01%、ZrO2 0.1%、CaO 0.05%、La2O3 0.2%、SrO 0.01%、Sm2O3 1.9%、Fe2O3 0.9%、MoO3 0.05%、CdO 1.0%、SO3 0.15% ;各組份的質(zhì)量百分比之和為100%。
[0035]本實施例高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器，依次包括以下步驟:1)混料、合成:稱取上述原料組分按照比例混合均勻，在110(TC下煅燒一次；2)細(xì)磨:研磨使細(xì)度達(dá)到D90 ^ 5 μ m ;3)噴霧造粒:加入占原料總質(zhì)量的7%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%PVA溶液作為粘結(jié)劑混合得到漿料，噴霧造粒；4)成型:5MPa下壓制成型得到生坯；5)燒成:生胚在1400°C下燒結(jié)10小時，即獲得微波陶瓷介質(zhì)諧振器；最后組裝得到如圖3所示的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器。
[0036]對本實施例制得的微波陶瓷介質(zhì)諧振器進(jìn)行測試，介電常數(shù)ε r=36, f=2.1 + 0.05GHz 時，Q=28000，τ f= -5 ~5ppm/°C (-45° C- +105。C)。
[0037]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器，其特征是它由以下質(zhì)量百分比的原料組成:BaO 10.0-65.0%、CoO 1.0-15.0%、Nb2O5 20.0-65.0%、Al2O3 1.0-6.0%、ZnO 1.0-7.0%、K2O 0.01-1.0%, TiO2 0.1-2.0%, Na2O 0.1-1.5%, SiO2 0.1-3.0%, MgO 0.1-3.0%, Cr2O30.01-1.5%、ZrO20.1-3.0%、CaO 0.05-2.0%、La2O3 0.1-1.0%、SrO 0.01-2.0%、Sm2O30.1-2.0%、Fe2O3 0.01-2.0%、MoO3 0.01-0.5%、CdO 0.01-1.5%、SO3 0.1-1.5% ;各組份的質(zhì)量百分比之和為100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器，其特征是它由以下質(zhì)量百分比的原料組成:BaO 20.0-60.0%、CoO 2.0-10.0%、Nb2O5 25.0-60.0%、Al2O3 1.5-5.0%、ZnO 3.0-6.5%、K2O 0.03-1.0%、TiO2 0.1-1.5%、Na2O 0.25-1.5%、SiO2 0.4-3.0%、MgO 0.1-2.0%、Cr2O3 0.01-1.0%、ZrO2 0.1-2.0%、CaO 0.05-1.5%、La2O3 0.1-0.5%、SrO0.01-1.0%, Sm2O3 0.2-2.0%, Fe2O3 0.02-1.0%, MoO3 0.02-0.1%, CdO 0.01-1.0%, SO30.15-1.0%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器，其特征是介電常數(shù)ε r=32 ~37，QXf=45000 ~90000 GHz，諧振頻率溫度系數(shù) Tf= -5 ~5ppm/°C (_45°C~+105°C )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器，其特征是所述的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器是經(jīng)混料、合成、細(xì)磨、噴霧造粒、成型、燒成和后加工制成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器，其特征是結(jié)構(gòu)為實心圓柱體、空心圓柱體或空心圓管狀結(jié)構(gòu)。
6.權(quán)利要求1或2所述的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器的制備方法，其特征是依次包括以下步驟: 1)混料、合成:稱取上述原料組分按照比例混合均勻，在1100~1150°C下煅燒一次； 2)細(xì)磨:研磨使細(xì)度達(dá)到D90≤5μ m ; 3)噴霧造粒:加入粘結(jié)劑混合得到漿料，噴霧造粒； 4)成型:3MPa~12Mpa下壓制成型得到生坯； 5)燒成:生胚在1400~1500°C下燒結(jié)5~10小時，即獲得陶瓷介質(zhì)諧振器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器的制備方法，其特征是步驟3)中，粘結(jié)劑是質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%PVA溶液；其中粘結(jié)劑的加入量為原料總質(zhì)量的5%~12%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高品質(zhì)因數(shù)微波陶瓷介質(zhì)諧振器的制備方法，其特征是還包括后加工。
【文檔編號】C04B35/622GK103833334SQ201310312443
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】薛冰, 薛萬榮 申請人:南京智元微波科技有限公司