[发明专利]温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制备领域，具体涉及一种温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷材料的应用与其介电常数有关，通常微波介质陶瓷材料的介电常数越高，微波电路与器件的尺寸就可以做得越小，这正是微波终端设备得以小型化的关键。但是，介电常数较高的材料也相应具有较大的介电损耗，而在实际应用中，需要材料具有较小的介电损耗。此外，常见的微波介质陶瓷材料大多具有烧结温度高的固有缺点，烧结温度通常都在1300℃以上，极大地限制了其在微波电路与器件中的应用，在现有研究中，将固有烧结温度高的微波介质陶瓷用中温或低温烧结多是以牺牲材料性能为代价的。

Ba_6-3xNd_8+2xTi₁₈O₅₄陶瓷属于一类高介电常数微波介质陶瓷，根据Ba、Nd原子数量的不同，可以得到几种不同的微波介质陶瓷，特别地，当x=0.5时，可以得到BaNd₂Ti₄O₁₂陶瓷。BaNd₂Ti₄O₁₂陶瓷是近年来国内外微波介质材料研究领域的热点方向之一，BaNd₂Ti₄O₁₂陶瓷具有介电常数高、介电损耗小的特点，主要用于制备陶瓷谐振器、滤波器和介质天线等微波元器件，但是，BaNd₂Ti₄O₁₂陶瓷的烧结温度在1350℃以上，且具有正的谐振频率温度系数(+56ppm/℃)，限制了其应用。因此，需要寻找新的方法使得在不显著恶化BaNd₂Ti₄O₁₂陶瓷的介电常数和介电损耗的情况下，降低BaNd₂Ti₄O₁₂陶瓷的烧结温度，并调整其谐振频率温度系数接近于零。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有高介电常数、低介电损耗、且谐振频率温度系数接近于零的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷，还提供一种工艺简单、操作方便的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷，所述微波介质陶瓷由BaNd₂Ti₄O₁₂与Bi₄B₂O₉组成，其中BaNd₂Ti₄O₁₂的质量分数为80%～95%，Bi₄B₂O₉的质量分数为5%～20%。

上述微波介质陶瓷的介电常数为72～89，品质因数Qf₀为3300GHz～6780GHz（Qf₀越大，则介电损耗越小，二者呈倒数关系），谐振频率温度系数为-1.4ppm/℃～28.7ppm/℃。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）将BaO、Nd₂O₃和TiO₂按照1∶1∶4的摩尔比进行混合，所得混合物经球磨、烘干和过筛后，得到混合粉料，将混合粉料升温至1000℃～1200℃并保温2h～6h，得到基体陶瓷粉体，基体陶瓷粉体经球磨、烘干和过筛后，得到BaNd₂Ti₄O₁₂粉体；

（2）将Bi₂O₃与B₂O₃或者Bi₂O₃与H₃BO₃按照Bi₄B₂O₉的化学计量比混合，然后经球磨、固液分离和干燥得到复合粉体，将复合粉体在500℃～600℃下烧结2h～8h，得到Bi₄B₂O₉粉体；