[发明专利]中介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法。该陶瓷材料主晶相为BaLa4Ti3+xSn1‑xO15(0≤x≤0.5)，加以重量百分比为0.7％～2％的BaCu(B2O5)。该材料通过传统的高温固相合成法制备，在二次球磨过程中添加少量分散剂，随后在热环境下超声振动，使样品粉体颗粒不易团聚。由此制备的材料在1230℃～1260℃下烧结良好，介电常数为41.3～43.2，其品质因数Qf值高达34300‑48200GHz，谐振频率温度系数小。同时本发明首次公开了B位缺位型六方钙钛矿结构的BaLa4Ti3+xSn1‑xO15(0≤x≤0.5)陶瓷具有良好的微波介电性能。

技术领域

本发明涉及介电陶瓷材料，特别是涉及用于制造微波频率使用的陶瓷基板、谐振器与滤波器等微波元器件的介电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

现代移动通讯迅速发展推动着各类微波移动通信终端设备向小型化、轻量化、多功能化及低成本的方向快速发展。用于制作介质谐振器、滤波器、电容器、介质基板等器件的介质陶瓷须满足以下条件：较高的相对介电常数(εr≥35)以实现器件的小型化和提高集成度，较低介电损耗以提高选频特性，趋近于零的谐振频率温度系数以提高器件的温度稳定型。

由于微波介电陶瓷的三个性能指标(εr与Q·f和τf)之间是相互制约的关系(见文献：微波介质陶瓷材料介电性能间的制约关系，朱建华，梁飞，汪小红，吕文中，电子元件与材料，2005年3月第3期)，同时满足中高介电常数、高品质因数和近零谐振频率温度系数要求的单相微波介质陶瓷非常少。根据文献报道，比如SrLa3Ti2TaO12、Sr3-xLa1+xTixNb-xO12、BaLa3Ti2NbO12、Ba3-xLa1+xTixNb3-xO12、BaSr2LaNb3O12、Sr3LaNb3O12、Ba3LaTa3O12、Ba2La2TiTa2O12、Ba4SrTa4O15、Ba3Sr2Ta4O15、Ba1-xSrxLa4Ti4O15、Ca(La0.5Nd0.5)Ti4O15、Ba3La2Ti2Nb2O15、Ba2La3Ti3NbO15、Ba3Nd2Ti2Nb2O15、Ba3La2Ti2Ta2O15、Ba2La3Ti3TaO15等B位缺位型六方钙钛矿陶瓷的介电常数在35以上，而且τf较小(-20ppm/℃≤τf≤20ppm/℃)，甚至有的τf接近于零，综合微波介电性能较好，但它们的烧结温度均在1380℃以上，有的烧结温度甚至高达1600℃，严重制约了它们的实际应用，因此通常需要加入不少的助烧剂(一般占陶瓷重量的3％-5％)才能降低烧结温度，但性能随之恶化。