[发明专利]一种低烧结温度钡钐钛系微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

本发明是低烧结温度钡钐钛系微波介质陶瓷及制备方法，包含摩尔比配比表达式为：Ba₇Sm₈Ti₃₀O₇₉‑aV₂O₅‑b0.5Cu_O‑0.5B₂O₃的原料，其中1％≤a≤2％，0.5％≤b≤1％。本发明的优点：配比及制备方法设计合理，采用0.5CuO‑0.5B₂O₃以及V₂O₅两种材料作为助烧剂，可有效降低烧结温度、增加陶瓷烧结的致密性、减少缺陷，并在一定程度上调节材料的谐振频率温度系数；Q×f值达到14457～30500GHz，谐振频率温度系数达到2.536～4.355ppm/℃。该陶瓷体系微波介电性能优异，原料无毒且价格低廉，制备工艺简单，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及的是一种低烧结温度钡钐钛系微波介质陶瓷及制备方法，属于电子陶瓷技术领域。

背景技术

随着近几十年来的发展，微波介质陶瓷已成为一种新型的功能陶瓷材料,在微波频段电路中作为介质材料完成一种或多种功能。微波介电性能是微波介质陶瓷应用的决定因素,而相对介电常数ε_r、品质因数Q×f 和谐振频率温度系数τ_f是微波介电性能的三个主要参数。

随着5G移动通信系统产业的快速发展,作为通信设备中的重要器件, 微波元器件特别是滤波器、谐振器受到研发人员的广泛关注。为了进一步提升微波元器件的性能、缩小微波元器件的尺寸，以及降低制造成本, 对微波介电材料的要求主要有以下几点:(1)较高的介电常数ε_r；(2)尽可能高的品质因数Q×f；(3)近零的谐振频率温度系数τ_f；(4)所选材料价格便宜且无毒环保。从介电常数的角度划分,高介电常数微波介质陶瓷通常是指介电常数在60及60以上的微波介电材料,主要材料体系通常包括钡钐钛体系、ABO3型钙钛矿结构体系、钙锂镧钛体系、铋基体系、锂基体系及铅基钙钛矿体系等。

目前在高介电常数微波介电材料体系中,关于钡钐钛体系的研究比较多,它属于类钙钛矿钨青铜结构,结构单元中具有形状各异、大小不一的几类空隙,能够填充不同价态、不同半径的离子,不同离子的填充会引起结构发生对应的变化,从而使钡钐钛体系微波介电材料具备性能各异的微波介电性能。

对于Ba-Sm₂O₃-TiO₂体系陶瓷烧结温度通常大于1360℃，而且损耗较大,这些阻碍了它的大规模实际应用。所以，如何改善其烧结性能和微波介电性能，是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明提出的是一种低烧结温度钡钐钛系微波介质陶瓷及制备方法，其目的旨在克服现有技术存在的上述不足，采用优选的助烧剂，以降低烧结温度、增加陶瓷烧结的致密性、减少缺陷，并在一定程度上调节材料的谐振频率温度系数。

本发明的技术解决方案：一种低烧结温度钡钐钛系微波介质陶瓷，包含摩尔比配比表达式为：Ba₇Sm₈Ti₃₀O₇₉-aV₂O₅-b0.5Cu_O-0.5B₂O₃的原料，其中1％≤a≤2％，0.5％≤b≤1％。

一种低烧结温度钡钐钛系微波介质陶瓷的制备方法，包括以下工艺步骤：

1)先将BaCO₃、Sm₂O₃、TiO₂按照化学式Ba₇Sm₈Ti₃₀O₇₉配料，混合后充分球磨，球磨后烘干、过筛放入刚玉坩埚中，然后保温预烧，得到粉料样品A；