本發(fā)明涉及微波元器件，具體涉及一種低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、微波高q電容器具有q值高、esr低、esl低、串聯(lián)諧振頻率高等特點(diǎn)，常作為阻抗匹配、調(diào)諧、耦合、隔流、介質(zhì)諧振器、旁路及濾波器等被應(yīng)用于微波通信、雷達(dá)或衛(wèi)星通信設(shè)備中。

2、在信息通訊領(lǐng)域中，現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)正在向著小型化、集成化和低成本化趨勢(shì)發(fā)展，由此片式疊層陶瓷介質(zhì)電容器(mlcc，multi-layers?ceramic?capacitor)和低溫共燒技術(shù)(ltcc，low?temperature?co-fired?ceramic)得以發(fā)展。mlcc因其多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可有效實(shí)現(xiàn)器件小型化和集成化。結(jié)合低溫共燒技術(shù)，采用導(dǎo)電性良好的低熔點(diǎn)金屬(銅或銀)作為內(nèi)置電極可有效降低原料成本和能源成本。

3、目前微波高q電容在國(guó)內(nèi)外均有系列化產(chǎn)品。國(guó)外廠家以atc、temex、dli等為主，其均有自主研發(fā)的瓷料支撐自己的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)廠家也有相對(duì)成熟的系列化產(chǎn)品，但支撐產(chǎn)品的瓷料來(lái)自國(guó)外進(jìn)口，因此支撐該系列產(chǎn)品的瓷料國(guó)產(chǎn)化便被提上日程。

4、一般而言，中介高q微波介質(zhì)陶瓷材料體系可選bao-tio2系和(zr，sn)tio4系陶瓷，也可根據(jù)復(fù)合電介質(zhì)的混合對(duì)數(shù)法則——lichtenecker公式選擇多體系復(fù)合陶瓷材料。現(xiàn)有中介高q材料燒結(jié)溫度都較高，降低其燒結(jié)溫度的技術(shù)問(wèn)題愈加迫切。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法，為如何降低燒結(jié)溫度提供一個(gè)思路，解決了中介高q微波介質(zhì)材料燒結(jié)溫度都較高的問(wèn)題。

2、本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一方面，本發(fā)明提供一種低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料，所述微波介質(zhì)陶瓷材料包括：燒塊、改性慘雜劑和玻璃相；

4、所述燒塊的主晶相化學(xué)式為bazn2ti4o11-0.07ba4ti13o30；

5、在所述燒塊中加入改性慘雜劑，所述改性摻雜劑包括：r2o3、nb2o5、catio3、mnco3和mgo中的至少一種，其中r為la、dy；

6、在所述玻璃相中加入玻璃相添加劑，所述玻璃相添加劑包括：zno、b2o3、nd2o3和baco3。

7、進(jìn)一步地，在所述的低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料中，所述微波介質(zhì)陶瓷材料包括：按照質(zhì)量份計(jì)，燒塊100份、玻璃相3份～7份、改性摻雜劑5.3份～15.4份。

8、進(jìn)一步地，在所述的低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料中，按照在所述玻璃相中的質(zhì)量百分比計(jì)，所述玻璃相添加劑中的zno的量為36wt％；b2o3的量為42wt％；nd2o3的量為5.4wt％～14.8wt％；baco3的量為7.2wt％～16.6wt％；

9、和/或，按照在所述燒塊的質(zhì)量份計(jì)，所述改性摻雜劑中r?2o3的量為0.2份～0.8份，其中r為la、dy；nb2o5的量為0.3份～0.9份；catio3的量為4份～11份；mnco3的量為0.4份～1.6份；mgo的量為0.4份～1.1份。

10、進(jìn)一步地，在所述的低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料中，所述燒塊由zno摻雜bati4o9相形成。

11、進(jìn)一步地，在所述的低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料中，所述玻璃相包括：bao-zno-b2o3玻璃、zno-b2o3-nd2o3玻璃和zno-b2o3-bao-nd2o3玻璃。

12、進(jìn)一步地，在所述的低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料中，所述燒塊的制備包括：

13、按照bazn2ti4o11-0.07ba4ti13o30摩爾比稱取原料zno、baco3和tio2，以料球比1：(5～6)球磨6h～8h后，在100℃～150℃下烘干并過(guò)篩，以3℃/min～6℃/min的速率從室溫升至1110℃～1160℃后，燒結(jié)2h～4h。

14、進(jìn)一步地，在所述的低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料中，所述玻璃相的制備包括：

15、將bao-zno-b2o3玻璃、zno-b2o3-nd2o3玻璃和zno-b2o3-bao-nd2o3玻璃按比例均勻混合后，在650℃～700℃下燒結(jié)2h～4h。

16、進(jìn)一步地，在所述的低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料中，所述微波介質(zhì)陶瓷材料的介電性能為εr：30±4，tanδ≤5×10-4@1mhz，rj≥105mω，eb≥8kv/mm，αc：0±30ppm/℃。

17、第二方面，本發(fā)明還提供上述的低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，包括：

18、將燒塊、玻璃相和改性摻雜劑按比例混合，經(jīng)研磨烘干后，過(guò)篩得到瓷料；

19、向瓷料中加入粘結(jié)劑造粒，經(jīng)過(guò)篩后干壓成型得到陶瓷生坯；

20、對(duì)陶瓷生坯進(jìn)行排粘處理后，以1℃/min～6℃/min的速率從450℃～550℃升溫到990℃～1040℃燒結(jié)2h～6h后隨爐冷卻得到所述介質(zhì)陶瓷材料。

21、進(jìn)一步地，在所述的低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法中，進(jìn)行研磨烘干的條件為以料球比1：(5～6)研磨20h～25h后，在100℃～150℃下烘干；

22、和/或，所述粘結(jié)劑的加入量為瓷料的8wt％～10wt％；

23、和/或，所述粘結(jié)劑為石蠟；

24、和/或，進(jìn)行干壓成型的條件為10mpa～20mpa，保壓20s～40s；

25、和/或，進(jìn)行排粘的條件為以1℃/min～6℃/min的速率，從室溫升溫到450℃～550℃后保溫1h～3h。

26、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

27、本發(fā)明提供的低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法，采用zno摻雜bati4o9相形成bazn2ti4o11-0.07ba4ti13o30基燒塊，先將bati4o9相合成溫度降低至1150℃左右，后引入改性摻雜劑和玻璃相添加劑再次對(duì)bazn2ti4o11-0.07ba4ti13o30基燒塊降溫，在990℃～1040℃獲得致密的bazn2ti4o11-0.07ba4ti13o30基微波介質(zhì)陶瓷材料。

28、本發(fā)明提供的低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法，降低燒結(jié)溫度至990℃～1040℃，所述微波介質(zhì)陶瓷材料的介電性能為εr：30±4，tanδ≤5×10-4@1mhz，rj≥105mω，eb≥8kv/mm，αc：0±30ppm/℃，性能表現(xiàn)優(yōu)異。

技術(shù)特征：

1.一種低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，所述微波介質(zhì)陶瓷材料包括：燒塊、改性慘雜劑和玻璃相；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，所述微波介質(zhì)陶瓷材料包括：按照質(zhì)量份計(jì)，燒塊100份、玻璃相3份～7份、改性摻雜劑5.3份～15.4份。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，按照在所述玻璃相中的質(zhì)量百分比計(jì)，所述玻璃相添加劑中的zno的量為36wt％；b2o3的量為42wt％；nd2o3的量為5.4wt％～14.8wt％；baco3的量為7.2wt％～16.6wt％；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，所述燒塊由zno摻雜bati4o9相形成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，所述玻璃相包括：bao-zno-b2o3玻璃、zno-b2o3-nd2o3玻璃和zno-b2o3-bao-nd2o3玻璃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，所述燒塊的制備包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，所述玻璃相的制備包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，所述微波介質(zhì)陶瓷材料的介電性能為εr：30±4，tanδ≤5×10-4@1mhz，rj≥105mω，eb≥8kv/mm，αc：0±30ppm/℃。

9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的一種低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，進(jìn)行研磨烘干的條件為以料球比1：(5～6)研磨20h～25h后，在100℃～150℃下烘干；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法，屬于微波元器件技術(shù)領(lǐng)域。所述微波介質(zhì)陶瓷材料包括：燒塊、摻雜劑和玻璃相；所述燒塊的主晶相化學(xué)式為BaZn<subgt;2</subgt;Ti<subgt;4</subgt;O<subgt;11</subgt;?0.07Ba<subgt;4</subgt;Ti<subgt;13</subgt;O<subgt;30</subgt;；所述改性摻雜劑包括：R<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、Nb<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;、CaTiO<subgt;3</subgt;、MnCO<subgt;3</subgt;和MgO中的至少一種，其中R為L(zhǎng)a、Dy；所述玻璃相添加劑包括：ZnO、B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、Nd<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;和BaCO<subgt;3</subgt;。本發(fā)明提供的低燒中介微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法，通過(guò)ZnO摻雜BaTi<subgt;4</subgt;O<subgt;9</subgt;相形成的BaZn<subgt;2</subgt;Ti<subgt;4</subgt;O<subgt;11</subgt;?0.07Ba<subgt;4</subgt;Ti<subgt;13</subgt;O<subgt;30</subgt;基燒塊，先將BaTi<subgt;4</subgt;O<subgt;9</subgt;相合成溫度降低至1150℃左右，后引入玻璃添加劑再次對(duì)BaZn<subgt;2</subgt;Ti<subgt;4</subgt;O<subgt;11</subgt;?0.07Ba<subgt;4</subgt;Ti<subgt;13</subgt;O<subgt;30</subgt;基燒塊降溫，在990℃～1040℃獲得致密的BaZn<subgt;2</subgt;Ti<subgt;4</subgt;O<subgt;11</subgt;?0.07Ba<subgt;4</subgt;Ti<subgt;13</subgt;O<subgt;30</subgt;基微波介質(zhì)陶瓷材料。

技術(shù)研發(fā)人員：羅婷,蔣琦,那文菊,汪小玲,趙楊軍,劉楊瓊,江俊俊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都宏科電子科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19