CN1125792C - 微波介质陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的微波介质陶瓷的表达式为：mBaO.n[(1-y)Nd2O3.ySm2O3].p[(1-z)TiO2.zSnO2]，各成分含量分别是：设BaO的含量为m，13.8摩尔%≤m≤18.0摩尔%，(1-y)Nd2O3.ySm2O3的含量为n，16.0摩尔%≤n≤18.0摩尔%，其中0.10≤y≤0.9，(1-z)TiO2.zSnO2的含量为p，66.0摩尔%≤p≤68.0摩尔%，其中0＜z≤0.1，m+n+p＝100摩尔%。本发明的微波介质陶瓷，其介电常数高达80～82，同时具有低损耗(Qf＝7500～11000GHz)与可调的谐振频率温度系数。利用本发明提供的微波介质陶瓷可使介质谐振器与滤波器等微波元器件适应更高的频率。同时，本发明提供的陶瓷亦可应用于高频陶瓷电容器或温度补偿陶瓷电容器等。因此，本发明在工业上有着极大的价值。
Description
技术领域
本发明涉及通讯***中的介质谐振器、滤波器等微波元器件用的微波介质陶瓷及其制备方法。
背景技术
近年来，随着移动通讯与卫星通讯技术的迅速发展，对介质谐振器与滤波器等微波元器件用的微波介质陶瓷的需求正在日益增长。
对于微波介质陶瓷，首先要求其有低的介电损耗(高Q值，Q＞3000在应用频率)与接近于零的谐振频率温度系数(-20ppm/℃＜τf＜20ppm/℃，对于介电常数较低的材料系列，要求-10ppm/℃＜τf＜1Oppm/℃)。同时，为满足高频化的需要而要求有尽量高的Q值与高介电常数ε的协调。
虽然目前已开发出BaO-Nd2O3-TiO2系列等高介电常数微波介质陶瓷，但其Qf值只能达到7500GHz左右，其温度系数一般为正值。而BaO-Sm2O3-TiO2系列微波介质陶瓷虽然Qf值较高(～9000GHz)，但其谐振频率温度系数一般为负值。因此，如何实现高介电常数微波介质陶瓷的高Q值化与温度系数可调化乃是该领域的一大难题。这就大大地限制了微波器件进一步的高频化与应用范围的扩大。
发明内容
本发明的目的是要提供一种介电常数为80～82，同时具有低损耗(Qf＝7500～11000GHz)与可调的温度系数的微波介质陶瓷及其制备方法。
发明的微波介质陶瓷的表达式为：
mBaO·n[(1-y)Nd2O3·ySm2O3]·p[(1-z)TiO2·zSnO2]，各成分含量分别是：
设BaO的含量为m， 13.8摩尔％≤m≤18.0摩尔％
(1-y)Nd2O3·ySm2O3的含量为n， 16.0摩尔％≤n≤18.0摩尔0％
其中0.10≤y≤0.9
(1-z)TiO2·zSnO2的含量为p， 66.0摩尔％≤p≤68.0摩尔％
其中0＜z≤0.1
m+n+p＝100摩尔％
各成分的优选含量为：m＝16.7摩尔％，n＝16.7摩尔％，p＝66.6摩尔％，y＝0.30，z＝0.05。
发明的微波介质陶瓷可按下述方法制备而成。
首先将纯度为99.9％以上的BaCO3、Nd2O3、Sm2O3、TiO2及SnO2按上述的比例用湿式球磨法混合24小时，溶剂为蒸馏水，烘干后在1000～1150℃、大气气氛中予烧3小时，然后，在予烧粉末中添加粘结剂并造粒后，通过单轴压力成形在1000kg/cm2的压力下制备出直径12mm、厚度3～6mm的陶瓷坯体，最后在1300～1360℃、大气气氛中烧结3～12小时以制备所需的微波介质陶瓷。
上述粘结剂可采用浓度为3％或5％或8％的聚乙烯醇溶液，剂量一般占总量的5～15％。
本发明的微波介质陶瓷，其介电常数高达80～82，同时具有低损耗(Qf＝7500～11000GHz)与可调的谐振频率温度系数。利用本发明提供的微波介质陶瓷可使介质谐振器与滤波器等微波元器件适应更高的频率。同时，本发明提供的陶瓷亦可应用于高频陶瓷电容器或温度补偿陶瓷电容器等。因此，本发明在工业上有着极大的价值。
具体实施方式
表1示出了构成本发明的各成分含量的几个具体实例及其微波介电性能。其制备方法如上所述。性能测试用粉末X线衍射法对烧结后的陶瓷试样进行物相分析，而用圆柱介质谐振器法在3GHz进行微波介电性能的评价。
[表1]
| m(mol％) | n(mol％) | p(mol％) | y | z | ε | Qf(GHz) | τf(ppm/℃) |
| 17.6 | 16.2 | 66.2 | 0.1 | 0.05 | 82 | 10000 | 9 |
| 16.7 | 16.7 | 66.6 | 0.3 | 0.05 | 82 | 11000 | 7 |
| 16.7 | 16.7 | 66.6 | 0.5 | 0.05 | 81 | 9800 | 6 |
| 16.7 | 16.7 | 66.6 | 0.7 | 0.05 | 81 | 9750 | 3 |
| 16.7 | 16.7 | 66.6 | 0.9 | 0.05 | 80 | 9260 | -3 |
| 16.7 | 16.7 | 66.6 | 0.3 | 0.10 | 80 | 8600 | 6 |
| 16.7 | 16.7 | 66.6 | 0.3 | 0.20 | 80 | 7500 | 5 |
| 16.0 | 17.5 | 66.5 | 0.3 | 0.05 | 80 | 10600 | -4 |
| 14.5 | 17.9 | 67.6 | 0.3 | 0.05 | 80 | 8500 | -5 |
Claims (3)
1.微波介质陶瓷，其特征是它的表达式为：
mBaO·n[(1-y)Nd2O3·ySm2O3]·p[(1-z)TiO2·zSnO2]，各成分含量分别是：
设BaO的含量为m， 13.8摩尔％≤m≤18.0摩尔％
(1-y)Nd2O3·ySm2O3的含量为n， 16.0摩尔％≤n≤18.0摩尔％
其中0.10≤y≤0.9
(1-z)TiO2.zSnO2的含量为p， 66.0摩尔％≤p≤68.0摩尔％
其中0＜z≤0.1
m+n+p＝100摩尔％
2.按权利要求1所述的微波介质陶瓷，其特征是：m＝16.7摩尔％，n＝16.7摩尔％，p＝66.6摩尔％，y＝0.30，z＝0.05。
3.按权利要求1所述的微波介质陶瓷的制备方法，其特征是首先将纯度为99.9％以上的BaCO3、Nd2O3、Sm2O3、TiO2及SnO2按权利要求1所说的含量用湿式球磨法混合24小时，溶剂为蒸馏水，烘干后在1000～1150℃、大气气氛中予烧3小时，然后，在予烧粉末中添加有机粘结剂并造粒后，通过单轴压力成形在1000kg/cm2的压力下制备出直径12mm、厚度3～6mm的陶瓷坯体，最后在1300～1360℃、大气气氛中烧结3～12小时以制备所需的微波介质陶瓷。
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