微波介質陶瓷及其製備方法

2023-07-28 19:10:01 2

專利名稱：微波介質陶瓷及其製備方法
技術領域：
本發明涉及通訊系統中的介質諧振器、濾波器等微波元器件用的微波介質陶瓷及其製備方法。
背景技術：
近年來，隨著移動通訊與衛星通訊技術的迅速發展，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。
對於微波介質陶瓷，首先要求其有低的介電損耗(高Q值，Q＞3000在應用頻率)與接近於零的諧振頻率溫度係數(-20ppm/℃＜τf＜20ppm/℃，對於介電常數較低的材料系列，要求-10ppm/℃＜τf＜10ppm/℃)。同時，為滿足高頻化的需要而要求有儘量高的Q值與高介電常數ε的協調。
雖然目前已開發出BaO-Nd2O3-TiO2系列等高介電常數微波介質陶瓷，但其Qf值只能達到7500GHz左右，其溫度係數一般為正值。而BaO-Sm2O3-TiO2系列微波介質陶瓷雖然Qf值較高(～9000GHz)，但其諧振頻率溫度係數一般為負值。因此，如何實現高介電常數微波介質陶瓷的高Q值化與溫度係數可調化乃是該領域的一大難題。這就大大地限制了微波器件進一步的高頻化與應用範圍的擴大。

發明內容
本發明的目的是要提供一種介電常數為80～82，同時具有低損耗(Qf＝7500～11000GHz)與可調的溫度係數的微波介質陶瓷及其製備方法。
發明的微波介質陶瓷的表達式為mBaO.n[(1-y)Nd2O3.ySm2O3].p[(1-z)TiO2zSnO2]，各成分含量分別是設BaO的含量為m， 13.8摩爾％≤m≤18.0摩爾％(1-y)Nd2O3.ySm2O3的含量為n， 16.0摩爾％≤n≤18.0摩爾％其中0.10≤y≤0.9(1-z)TiO2.zSnO2的含量為p， 66.0摩爾％≤p≤68.0摩爾％其中0＜z≤0.1m+n+p＝100摩爾％各成分的優選含量為m＝16.7摩爾％，n＝16.7摩爾％，p＝66.6摩爾％，y＝0.30，z＝0.05。
發明的微波介質陶瓷可按下述方法製備而成。
首先將純度為99.9％以上的BaCO3、Nd2O3、Sm2O3、TiO2及SnO2按上述的比例用溼式球磨法混合24小時，溶劑為蒸餾水，烘乾後在1000～1150℃、大氣氣氛中予燒3小時，然後，在予燒粉末中添加粘結劑並造粒後，通過單軸壓力成形在1000kg/cm2的壓力下製備出直徑12mm、厚度3～6mm的陶瓷坯體，最後在1300～1360℃、大氣氣氛中燒結3～12小時以製備所需的微波介質陶瓷。
上述粘結劑可採用濃度為3％或5％或8％的聚乙烯醇溶液，劑量一般佔總量的5～15％。
本發明的微波介質陶瓷，其介電常數高達80～82，同時具有低損耗(Qf＝7500～11000GHz)與可調的諧振頻率溫度係數。利用本發明提供的微波介質陶瓷可使介質諧振器與濾波器等微波元器件適應更高的頻率。同時，本發明提供的陶瓷亦可應用於高頻陶瓷電容器或溫度補償陶瓷電容器等。因此，本發明在工業上有著極大的價值。
具體實施例方式
表1示出了構成本發明的各成分含量的幾個具體實例及其微波介電性能。其製備方法如上所述。性能測試用粉末X線衍射法對燒結後的陶瓷試樣進行物相分析，而用圓柱介質諧振器法在3GHz進行微波介電性能的評價。


權利要求
1.微波介質陶瓷，其特徵是它的表達式為mBaO.n[(1-y)Nd2O3.ySm2O3].p[(1-z)TiO2.zSnO2]，各成分含量分別是設BaO的含量為m， 13.8摩爾％≤m≤18.0摩爾％(1-y)Nd2O3.ySm2O3的含量為n， 16.0摩爾％≤n≤18.0摩爾％其中0.10≤y≤0.9(1-z)TiO2.zSnO2的含量為p， 66.0摩爾％≤p≤68.0摩爾％其中0＜z≤0.1m+n+p＝100摩爾％
2.按權利要求1所述的微波介質陶瓷，其特徵是m＝16.7摩爾％，n＝16.7摩爾％，p＝66.6摩爾％，y＝0.30，z＝0.05。
3.按權利要求1所述的微波介質陶瓷的製備方法，其特徵是首先將純度為99.9％以上的BaCO3、Nd2O3、Sm2O3、TiO2及SnO2按權利要求1所說的含量用溼式球磨法混合24小時，溶劑為蒸餾水，烘乾後在1000～1150℃、大氣氣氛中予燒3小時，然後，在予燒粉末中添加粘結劑並造粒後，通過單軸壓力成形在1000kg/cm2的壓力下製備出直徑12mm、厚度3～6mm的陶瓷坯體，最後在1300～1360℃、大氣氣氛中燒結3～12小時以製備所需的微波介質陶瓷。
全文摘要
本發明的微波介質陶瓷的表達式為:mBaO.n[(1－y)Nd
文檔編號H01P7/10GK1342623SQ0113553
公開日2002年4月3日 申請日期2001年10月10日 優先權日2001年10月10日
發明者陳湘明, 李怡 申請人:浙江大學