[发明专利]一种高介电可调和可控介电常数的2-2复合结构陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高介电可调和可控介电常数的2-2复合结构陶瓷材料及其制备方法，属于电子材料与器件技术领域。

背景技术

具有高介电常数、低介电损耗、介电常数非线性可调以及其Curie温度可调的钙钛矿结构钛酸锶钡铁电材料在作为微波可调器件方面（如移相器、滤波器、可变电容器以及延迟线等）得到日益广泛关注，尤其在作为微波移相器方面更是目前研究的热点。但由于Ba_1-xSr_xTiO₃（BST）陶瓷材料的介电常数过高，很难满足其与激励源内部阻抗匹配和高功率的要求，这大大限制了其在微波可调器件领域的应用。因此，如何制备出既具有低介电常数，又具有一定介电可调特性的材料体系是一个技术难点。

目前，大多数研究者主要通过加入非铁电微波介质材料形成复合结构，从而达到降低介电常数和微波频段下介电损耗，使其可用于微波可调器件。Sengupta等已对Ba_1-xSr_xTiO₃（BST）与非铁电材料MgO的复合进行了系统的研究并申请了相关美国专利，虽然该复合材料的介电常数和损耗在一定程度上得到了降低，但随着MgO含量的增加，其介电常数的温度依赖特性和介电可调特性却急剧下降。董显林等在Ba_1-xSr_xTiO₃（BST）陶瓷材料与Mg₂SiO_4-MgO复合方面也做了一定的研究工作。同济大学早期还采用了MgAl₂O₆，Mg₂TiO₄，MgAl₂O₄，MgB₂O₃等与不同质量比钛酸锶钡复合，在研制具有低介电常数和一定介电可调特性的陶瓷介质材料体系复合方面做了大量工作，取得了很大的进展。但之前的制备方法均是球磨二相混料制备材料，所制备的材料普遍是随着介电常数降低，可调率也急剧下降，本发明通过深入研究物相组成的结构模型，发现可以很好的解决BST材料的介电常数与介电可调性相互制约这一矛盾，可以使介电常数可控，且可调率基本保持不变的水平。针对BST基2-2复合陶瓷材料及其介电可调性能研究尚未见相关报道（根据定义：球为0，柱状为1，层状为2，贯通性体状为3；所谓2-2复合即指层与层复合。）

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高介电可调和可控介电常数的2-2复合结构陶瓷材料及其制备方法，以满足不同介电常数和高可调率的技术要求，以适用于多层微波器件和电调功能模块的应用开发。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高介电可调和可控介电常数的2-2复合结构陶瓷材料，由以下重量百分比的物质组成：

Ba_1-xSr_xTiO₃，x=0.4～0.6    10wt%～90wt%；

Mg的化合物                  10wt%～90wt%；

所述Mg的化合物为MgO、Mg₂TiO₄或Mg₂SiO₄其中之一。

本发明进一步公开了所述高介电可调和可控介电常数的2-2复合结构陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将Ba_1-xSr_xTiO₃粉体和Mg的化合物分别制成陶瓷浆料；

（2）采用流延工艺分别将Ba_1-xSr_xTiO₃粉体和Mg的化合物的陶瓷浆料制成陶瓷厚膜，干燥后得Ba_1-xSr_xTiO₃粉体和Mg的化合物的陶瓷生带；

（3）将Ba_1-xSr_xTiO₃和Mg的化合物的陶瓷生带进行交错叠层，然后热压成块、等静压处理、排粘后高温烧结，即得所述2-2复合结构陶瓷材料。

所述陶瓷浆料制备过程的分散剂选自甲苯，溶剂选自乙醇，粘结剂选自聚乙烯醇缩丁醛，增塑剂选自磷酸二甲酸二丁酯。