專利名稱：高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通訊系統(tǒng)中的介質(zhì)諧振器、濾波器等微波元器件用的微波介質(zhì)陶瓷。
近年來，隨著移動(dòng)通訊與衛(wèi)星通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)介質(zhì)諧振器與濾波器等微波元器件用的微波介質(zhì)陶瓷的需求正在日益增長。
對(duì)于微波介質(zhì)陶瓷，首先要求其有低的介電損耗(高Q值，Q＞3000在應(yīng)用頻率)與接近于零的諧振頻率溫度系數(shù)(-20ppm/℃＜τf＜20ppm/℃，對(duì)于介電常數(shù)較低的材料系列，要求-10ppm/℃＜τf＜10ppm/℃)，同時(shí)，為滿足器件小型化的需要而要求有盡量高的介電常數(shù)ε。
現(xiàn)有的微波介質(zhì)陶瓷一般均以鈣鈦礦或類鈣鈦礦相為主晶相，目前雖然已開發(fā)出一系列微波介質(zhì)陶瓷，但高介電常數(shù)類材料(ε＞80)為數(shù)較少，而且即使是介電常數(shù)最高的BaO-Nd2O3-TiO2系列，其介電常數(shù)最高也只能達(dá)到90前后。一般來說，介電常數(shù)大的材料其介電損耗與溫度系數(shù)也較大。因此，100的介電常數(shù)曾被認(rèn)為是微波介質(zhì)陶瓷難以逾越的一道門檻。這就大大地限制了微波器件進(jìn)一步的小型化與應(yīng)用范圍的擴(kuò)大。
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(shí)具有高介電常數(shù)的微波介質(zhì)陶瓷。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是從全新的角度出發(fā)，著眼于易形成鎢青銅礦結(jié)構(gòu)的BaO-Nd2O3-TiO2-Ta2O5與BaO-Nd2O3-TiO2-Nb2O5系，提出一種以BaO、(Nd1-xBix)2O3、TiO2、(Ta1-yNby)2O5組合成的微波介質(zhì)陶瓷，各成分的含量分別是設(shè)BaO的含量為m 8.34摩爾％≤m≤41.66摩爾％(Nd1-xBix)2O3的含量為n 4.17摩爾％≤n≤20.83摩爾％，其中0≤x≤0.15TiO2的含量為p 25.0摩爾％≤p≤58.33摩爾％(Ta1-yNby)2O5的含量為q 12.5摩爾％≤q≤29.17摩爾％，其中0≤y≤1.0m+n+p+q=100摩爾％。
各成分的優(yōu)選含量為m=33.34摩爾％，n=8.33摩爾％，p=33.33摩爾％，q=25.0摩爾％，x=0.05,y=0.25。
發(fā)明的高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷可按下述方法制備而成。
首先，將純度為99.9％以上的BaCO3、Nd2O3、Bi2O3、TiO2、Ta2O5及Nb2O5按一定的比例用濕式球磨法混合24小時(shí)(溶劑為蒸餾水)，烘干后在1100～1250℃、大氣氣氛中予燒3小時(shí)。然后，在予燒粉末中添加粘結(jié)劑并造粒后，通過單軸壓力成形在1000kg/cm2的壓力下制備出直徑12mm、厚度3～6mm的陶瓷坯體，最后在1300～1450℃、大氣氣氛中燒結(jié)3小時(shí)以制備所需的微波介質(zhì)陶瓷。
表1示出了構(gòu)成本發(fā)明的各成分含量的幾個(gè)具體實(shí)例及其微波介電性能。
從表1可知，在本發(fā)明的陶瓷體系中，隨著BaO與Ta2O5含量(m、q)的增加和Nd2O3與TiO2含量(n、p)的減少，介電常數(shù)ε趨于增加、而Qf值(Q為品質(zhì)因數(shù)即介電損耗的倒數(shù)，f為諧振頻率)趨于減少、同時(shí)諧振頻率溫度系數(shù)τf趨于增大。
本發(fā)明提供的高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，其介電常數(shù)高達(dá)80～155，且同時(shí)具有低損耗與較小的諧振頻率溫度系數(shù)，特別是突破了微波介質(zhì)陶瓷的介電常數(shù)一般小于100的“門檻”。而利用本發(fā)明提供的高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，可使介質(zhì)諧振器與濾波器等微波元器件的進(jìn)一步的小型化成為可能。同時(shí)，本發(fā)明提供的陶瓷亦可應(yīng)用于高頻陶瓷電容器或溫度補(bǔ)償陶瓷電容器等。因此，本發(fā)明在工業(yè)上有著極大的價(jià)值。
權(quán)利要求
1．高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，其特征在于它是以BaO、(Nd1-xBix)2O3、TiO2、(Ta1-yNby)2O5組合而成，各成分的含量分別是設(shè)BaO的含量為m 8.34摩爾％≤m≤41.66摩爾％(Nd1-xBix)2O3的含量為n 4.17摩爾％≤n≤20.83摩爾％，其中0≤x≤0.15TiO2的含量為p25.0摩爾％≤p≤58.33摩爾％(Ta1-yNby)2O5的含量為q 12.5摩爾％≤q≤29.17摩爾％，其中0≤y≤1.0m+n+p+q=100摩爾％。
2．按權(quán)利要求1所述的微波介質(zhì)陶瓷，其特征是各成分的含量為m=33.34摩爾％，n=8.33摩爾％，p=33.33摩爾％，q=25.0摩爾％，x=0.05,y=0.25。
全文摘要
本發(fā)明公開的“高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷”是微波通訊元器件的關(guān)鍵材料,它是BaO、(Nd
文檔編號(hào)H01B3/12GK1211557SQ9711831
公開日1999年3月24日 申請日期1997年9月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月12日
發(fā)明者陳湘明, 楊敬思 申請人:浙江大學(xué)