[发明专利]无铅高介电常数微波介电陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能陶瓷材料技术领域，特别是指一种无铅高介电常数温度稳定型微波介电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是指应用于微波频段电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷。近年来，随着移动通信、卫星通信、全球卫星定位系统、军事雷达、电子对抗、预警系统以及无线局域网等现代通信技术的飞速发展和日益普及，对微波介质陶瓷类微波元器件有着极大的需求，同时，也对微波介质陶瓷类微波元器件在微型化、集成化、高容量、高频化、高可靠性等特性方面提出了更高的要求。为此，研制具有尽可能高介电常数、更低介电损耗和零温飘(0±30ppm/K)的微波介质陶瓷及器件已成为世界各国的研究热点。

为实现高频高介热稳定微波介电陶瓷材料的开发应用，国内外现研究较多的是BaO-Nd₂O₃-TiO₂体系的介电陶瓷。Kolar·D等人首先对BaO-Nd₂O₃-TiO₂系统的相图和电性能进行研究，指出该系统主要是含有BaNd₂Ti₅O₁₄和BaNd₂Ti₃O₁₀这两种化合物。它们的电性能分别为：BaNd₂Ti₅O₁₄：ε＝80，电容温度系数α_c＝　100*10　⁸/k；BaNd₂Ti₃O₁₀：ε＝50，电容温度系数α_c＝286*10　⁶/k。Wakino·K等人对BaO-PbO-Nd₂O₃-TiO₂四元系统进行研究，指出随着PbO含量的增加，ε上升，采用该系统得到ε＝88，τ_f＝0的微波介电陶瓷。此后，Durand·J·M等人对BaO-Bi₂O₃-Nd₂O₃-TiO₂进行研究，得到ε＝88，τ_f＝8的微波介电陶瓷。以上系统不是含有Pb等有害物质，就是烧结温度在1300℃～1400℃，若制成MLCC不仅要采用纯Pd的内电极，造价昂贵，而且污染环境。因此，制备一种中温(1100～1200℃)烧结的，且无铅高介电常数温度稳定型微波介电陶瓷材料具有重要的实际应用价值和环保价值，发展前景十分广阔。

发明内容

本发明的目的是提供一种无铅高介电常数温度稳定型微波介电陶瓷材料及其制备方法。具体的说，本发明所要实现的技术问题是提供一种不含铅、砷、汞、铬、镉等有害物质，具有高介电常数、低介电损耗、零温飘(0±30ppm/K)的环保型钡钕钛体系微波介电陶瓷材料。

为实现上述目的，本发明提供了一种无铅高介电常数微波介电陶瓷材料，其特征在于，其原料组分及百分比含量为：

xBaO·yNd₂O₃·zTiO₂化合物71.5～90份、铋钛化合物10～18份、MTiO₃0.5～5份、硅锌化合物0～3份、NB₂O₄0～3份；

其中10≤x≤20,10≤y≤20,60≤z≤75，且x+y+z＝100；

M为Ba、Sr、Ca、Sn中的一种或者几种；

N为Ba、Cu、Mg中的一种或者几种。

进一步的，铋钛化合物的化学式为Bi₂TiO₅、Bi₂Ti₂O₇或Bi₄Ti₃O₁₂。

进一步的，硅锌化合物为ZnSiO₃和Zn₂SiO₄中的一种或两种。

一种无铅高介电常数微波介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：