[发明专利]一种谐振频率温度系数近零的8层六方钙钛矿微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开一种介电常数ε在29‑35之间,品质因子与谐振频率乘积(Q×f)在20000‑70000GHz，谐振频率温度系数(τ_f)在0‑63ppm/℃之内可调的8层六方钙钛矿微波介质陶瓷及其制备方法，属于微波介质陶瓷制备技术领域。其化学组成为Ba₈CoNb_6‑xTa_xO₂₄(x＝1‑6)，当0≤x≤2时为位移型结构，当3≤x≤6时为孪生型结构。本发明采用等价离子取代引起结构构型转变，使8层六方钙钛矿微波介质陶瓷的谐振频率温度系数可调，涉及组成及制备工艺简单，可应用于单相可调谐振频率温度系数的介质谐振器、微波集成电路基片等领域。

技术领域

本发明涉及在微波频率使用的介质谐振器、微波集成电路基片和滤波器等微波器件的介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是近几十年来快速发展的一种新型电子多功能陶瓷材料，由于其高介电电常数、高品质因子和低的谐振频率温度系数，作为介质谐振器/滤波器等微波电子元件广泛应用于移动通讯、卫星通讯、全球卫星定位系统、蓝牙设备及无线局域网等微波通讯系统中。目前应用于通讯设备的微波介质陶瓷材料需满足品质因子Q×f～30000GHz，介电常数ε在20-100之间和尽可能接近于0ppm/℃的谐振频率温度系数。其中材料的品质因子Q×f越高，越具有优良的选频特性，高的介电常数有利于电子元件的小型化，谐振频率温度系数τ_f越接近于0ppm/℃，谐振器的频率热稳定性越高。目前已商业化的单一相微波介质材料中满足谐振频率温度系数τ_f～0ppm/℃的大多为立方钙钛矿材料钽酸盐或铌酸盐。六方钙钛矿与立方钙钛矿具有相同的结构单元且化学组成丰富，根据八面体排列差异可分为位移型和孪生型结构，其中8层六方钙钛矿表现出了非常优异的微波介电性能，品质因子Q×f～30000-100000GHz，介电常数ε～30-40，但是谐振频率温度系数τ_f＞0(25-40ppm/℃)，从而限制了8层六方钙钛矿在微波介质材料领域的应用。目前，通过等价离子取代获得近0ppm/℃的谐振频率温度系数，满足介质谐振器/滤波器电子元件应用要求的单相8层六方钙钛矿材料很稀缺。

发明内容

本发明提供了一种谐振频率温度系数近零的8层六方钙钛矿微波介质陶瓷及其制备方法，所述的8层六方钙钛矿微波介质陶瓷按以下步骤制备：

(1)将原料BaCO₃(99％),CoC₂O₄·2H₂O(96％),Nb₂O₅(99.99％)和Ta₂O₅(99.5％)根据Ba₈CoNb_6-xTa_xO₂₄化学式称量配料；

(2)将步骤(1)中原料在玛瑙研钵中混合湿式研磨均匀，溶剂为无水乙醇，烘干后在1200℃大气气氛中预烧8小时；

(3)对由步骤(2)制得的粉末进行二次研磨，再压制成型，最后在1450℃大气气氛中烧结12～36小时。

本发明制备的8层六方钙钛矿微波介质陶瓷，其制备工艺简单，具有高的品质因子(Q×f～20000-70000GHz)和较高的介电常数(29-35)，同时谐振频率温度系数在0-63ppm/℃可调，可满足单一相的介质谐振器/滤波器电子元件的应用要求。

附图说明

图1为实施例1-7的粉末X射线衍射图谱。

具体实施方式