專利名稱：高介電常數微波介質陶瓷及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通訊系統(tǒng)中的介質諧振器、濾波器等微波元器件用的微波介質陶瓷及其制備方法。
近年來，隨著移動通訊與衛(wèi)星通訊技術的迅速發(fā)展，對介質諧振器與濾波器等微波元器件用的微波介質陶瓷的需求正在日益增長。
對于微波介質陶瓷，首先要求其有低的介電損耗(高Q值，Q＞3000在應用頻率)與接近于零的諧振頻率溫度系數(-20ppm/℃＜τf＜20ppm/℃，對于介電常數較低的材料系列，要求-10ppm/℃＜τf＜10ppm/℃)，同時，為滿足器件小型化的需要而要求有盡量高的介電常數ε。
由于介電常數大的材料其介電損耗與溫度系數也較大，所以，高介電常數微波介質陶瓷的開發(fā)困難較多，在現(xiàn)有技術中介電常數逾越100的微波介質陶瓷為數不多，這就大大地限制了微波器件進一步的小型化與應用范圍，為此極需開發(fā)具有更高介電常數的微波介質陶瓷。
鑒于上述，本發(fā)明的目的是提供一種具有低損耗與良好的溫度穩(wěn)定性，同時介電常數達100～210的高介電常數微波介質陶瓷及其該陶瓷的制備方法。
本發(fā)明的高介電常數微波介質陶瓷，它的主成分是BaO、Ln2O3(Ln為La或Sm)、TiO2、Ta2O5、副成分是(La0.1Bi0.9)2Ti2O7，主成分中各成分的含量(摩爾％)分別為BaO 8.34～41.66Ln2O34.17～20.83TiO225.0～58.33Ta2O512.5～29.17且BaO+Ln2O3+TiO2+Ta2O5的摩爾％為100，副成分的含量(重量％)是0～35。副成分的優(yōu)選含量(重量％)是25～35。
發(fā)明的高介電常數微波介質陶瓷材料可按下述方法制備而成。
當微波介質陶瓷僅有主成分時，其制備方法為首先，將純度為99.9％以上的主成分BaO、Ln2O3(Ln為La或Sm)、TiO2、Ta2O5的原始粉末按上述含量用濕式球磨法混合24小時(溶劑為蒸餾水)，烘干后在1300～1400℃大氣氣氛中予燒3小時。然后，在予燒粉末中添加粘結劑并造粒，再壓制成形，最后在1400～1550℃大氣氣氛中燒結3小時。
當微波介質陶瓷除有主成分外還有副成分時，其制備方法為首先，將純度為99.9％以上的主成分BaO、Ln2O3(Ln為La或Sm)、TiO2、Ta2O5的原始粉末按上述含量用濕式球磨法混合24小時(溶劑為蒸餾水)，烘干后在1300～1400℃大氣氣氛中予燒3小時合成主成分粉末，同時用純度99.9％以上的La2O3、Bi2O3與TiO2原始粉末，按一定比例用濕式球磨法混合24小時(溶劑為蒸餾水)，烘干后在850-950℃大氣氣氛中予燒3小時，合成副成分(La0.1Bi0.9)2Ti2O7粉末，然后將主成分粉末與副成分粉末按一定重量百分比濕式球磨法混合24小時(溶劑為蒸餾水)，烘干后添加粘結劑并造粒、再壓制成形，最后在1400～1550℃大氣氣氛中燒結3小時。
表1示出了構成本發(fā)明的各成分含量的幾個具體實施例及其微波介電性能。其制備方法如上所述，性能測試是用粉末X線衍射法對燒結后的陶瓷試樣進行物相分析，而用圓柱介質諧振器法在1GHz進行微波介電性能的評價。
從表1可見，本發(fā)明提供的高介電常數微波介質陶瓷，其介電常數高達100～210，且同時具有低損耗與較小的諧振頻率溫度系數，當副成分含量(重量％)是25～35時，發(fā)明的微波介質陶瓷具有最佳的微波介電性能，其介電常數可達ε＝160～210，而介電損耗Q＞5000GHz，諧振頻率溫度系數τf≤15ppm/℃，利用本發(fā)明提供的高介電常數微波介質陶瓷，可使介質諧振器與濾波器等微波元器件的進一步的小型化成為可能。同時，本發(fā)明提供的高介電常數微波介質陶瓷亦可應用于高頻陶瓷電容器或溫度補償陶瓷電容器等。因此，本發(fā)明在工業(yè)上有著極大的價值。[表1]
權利要求
1.高介電常數微波介質陶瓷，其特征在于它的主成分是BaO、Ln2O3(Ln為La或Sm)、TiO2、Ta2O5、副成分是(La0.1Bi0.9)2Ti2O7，主成分中各成分的含量(摩爾％)分別為BaO 8.34～41.66Ln2O34.17～20.83TiO225.0～58.33Ta2O512.5～29.17且BaO+Ln2O3+TiO2+Ta2O5的摩爾％為100，副成分的含量(重量％)是0～35。
2.按權利要求1所述的高介電常數微波介質陶瓷，其特征在于它的副成分含量(重量％)是25～35
3.專用于權利要求1所述的微波介質陶瓷的制備方法，其特征在于該陶瓷僅有主成分，其制備方法為首先，將純度為99.9％以上的主成分BaO、Ln2O3(Ln為La或Sm)、TiO2、Ta2O5的原始粉末按權利要求1說的含量用濕式球磨法混合24小時(溶劑為蒸餾水)，烘干后在1300～1400℃大氣氣氛中予燒3小時，然后，在予燒粉末中添加粘結劑并造粒后，再壓制成形，最后在1400～1550℃大氣氣氛中燒結3小時。
4.專用于權利要求1所述的微波介質陶瓷的制備方法，其特征是該陶瓷除有主成分外還有副成分，其制備方法為首先，將純度為99.9％以上的主成分BaO、Ln2O3(Ln為La或Sm)、TiO2、Ta2O5的原始粉末按權利要求1所說的含量用濕式球磨法混合24小時(溶劑為蒸餾水)，烘干后在1300～1400℃大氣氣氛中予燒3小時合成主成分粉末，同時用純度99.9％以上的La2O3、Bi2O3與TiO2原始粉末，按一定比例用濕式球磨法混合24小時(溶劑為蒸餾水)，烘干后在850～950℃大氣氣氛中予燒3小時，合成副成分(La0.1Bi0.9)2Ti2O7粉末，然后將主成分粉末與副成分粉末按一定重量百分比濕式球磨法混合24小時(溶劑為蒸餾水)，烘干后添加粘結劑并造粒、再壓制成形，最后在1400～1550℃、大氣氣氛中燒結3小時。
全文摘要
本發(fā)明公開的是微波通訊元器件的關鍵材料,其主成分是BaO、Ln
文檔編號C04B35/46GK1232801SQ9810757
公開日1999年10月27日 申請日期1998年4月19日 優(yōu)先權日1998年4月19日
發(fā)明者陳湘明, 徐崢誼, 楊敬思 申請人:浙江大學