TM模通信用陶瓷介质谐振器制备工艺的制作方法

本发明涉及一种tm模通信用陶瓷介质谐振器制备工艺，该谐振器应用于l波段卫星通信与移动通信系统中介质谐振器、滤波器以及振荡器和gps全球定位系统等微波元器件中。

背景技术：

目前，随着我国航天科技、卫星通讯的快速发展，届时将形成多波段的固定广播通信卫星、专用广播卫星、直播卫星、移动广播卫星、移动通信卫星和专用gps全球定位，安全导航卫星。以及以ip业务为主的数据业务对传输带宽需求的进一步增长，更长波长的l波段的开发和应用越来越成为人们关注的重点。同时也带动了对相应的微波谐振器、滤波器、振荡器、微波电容器等相关微波元器件的需求。卫星通讯广播通常应用的频率为s、l、c、ku波段，对于应用于l波段的微波介质陶瓷要求具有高的介电常数（35～45）、高品质因数稳定的谐振频率温度特性和体积小，价格便宜等。

batio3，bati4o9及znnb2o6材料是一种性能优异的钛酸盐、铌酸盐微波陶瓷，通过掺杂及其它手段可以获得具有合适的且可调的介电常数，高品质因数和良好稳定的谐振频率温度特性。在现有技术中batio3，bati4o9及znnb2o6一般采用煅烧二步工艺制备，煅烧工序所需温度高，能耗大，制造成本高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种tm模通信用陶瓷介质谐振器制备工艺，其具有低的烧结温度、高介电常数、高品质因数和稳定的谐振频率温度特性。其应用于l波段介质谐振器、滤波器、振荡器、gps全球定位，安全导航系统中，可以使体积小价格便宜。

本发明所要解决的技术方案如下：一种tm模通信用陶瓷介质谐振器制备工艺，制造原料中含有：氧化钡（bao），二氧化钛（tio2），氧化锌（zno）和五氧化二铌（nb2o5）以及微量掺杂添加物组分；其特征是:所述微量掺杂添加物是氧化锰(mno)、氧化铜(cuo)组分，各组分的含量的重量百分比为：

氧化钡40%～50%；二氧化钛40%～46%；

氧化锌4%～10%；五氧化二铌5%～10%；

微量添加物氧化锰0.3%～0.45%；氧化铜0.0%～0.3%；

将上述组分经过配料、混合球磨、造粒、成型、装钵、排胶和烧结的固相反应工序烧制成微波介质陶瓷,再将烧结后的陶瓷进行外圆加工和端面抛光，刷上银层；

其制造方法是：

①先将粉末状的二氧化钡、二氧化钛、氧化锌、五氧化二铌以及微量掺杂添加物按组分要求配料，放入球磨机的料筒中搅拌球磨10-12小时；

②将搅拌球磨的料浆干燥造粒：加入粉体重量的20%pva水溶液搅拌均匀后进行喷雾造粒；

③干压成型，压制成型的成型压力700-1600mpa，并且装钵；

④在1240-1280℃下保温2～4小时，排胶烧结一次完成即制得tm模通信用陶瓷介质谐振器；

⑤将烧结后的陶瓷进行外圆加工和端面抛光，刷上银层。

本发明采用氧化物与添加剂混合固相反应法制备的batio3，bati4o9及znnb2o6的微晶体，并添加微量掺杂添加物制得的晶粒细小均匀、气孔率低和性能优良的微波介质陶瓷。在各添加剂的添加范围内都可以获得很好的微波特性。且国内原料成本低，可进一步加强和国外微波陶瓷的竞争力，加速国产微波陶瓷的大量应用。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1）本发明的配方组成不含有铅、铬、汞等重金属成分，即本发明提供的是一种环保微波介质陶瓷。符合绿色环保的无污染要求。且符合欧共体最新出台的无铅标准和废旧电器回收标注的rhos和weee的严格标准要求。可以在高频领域产品中应用；能够将产品进行出口到世界的任何国家；

2）由传统的煅烧二步工艺优化成一步法工艺（省去煅烧工序）大大降低制造成本。该方法工艺简单，易于工业自动化生产，且材料性能稳定；

3）由传统的烧结工艺1300-1500℃，降到1280℃以下，烧结温度的进一步降低，更具有节能的更大优势；

4）性能上有较大提升：传统技术配方在l波段的介电常数45-65，q值只有3000-4000，谐振频率温度系数大于±10ppm以上，本发明的材料配方在l波段的介电常数35-45，q值高达5000以上，谐振频率温度系数小于±2ppm以内；

5）本发明可作为l波段用环保微波用通信谐振器、滤波器和振荡器等电子元器件的关键核心材料使用，而广泛应用于移动通信、卫星通信、全球卫星定位系统（gps）、蓝牙技术以及无线局域网（wla）等现代通信行业，具有重要工业应用价值。

附图说明

图1为温度与谐振频率关系特性趋势图。

图2为谐振频率与品质因数图。

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具体实施方式

下面结合附图用具体实施方式详细描述本发明：

l波段用环保型微波介质陶瓷，制造原料中含有成分：氧化钡（bao）二氧化钛（tio2），氧化锌（zno）和五氧化二铌（nb2o5）以及微量掺杂添加物组分；其特征是:所述微量添加物中还含有氧化锰(mno)、氧化铜(cuo)微量添加物的配比以及制造方法，表1给出各实施例的数据，表2给出各实施例的性能。

表1：

表2：tm模各规格谐振器的主要性能

图1～2总结出配方和性能的变化趋势，可以方便调整配方，获得所需要性能的微波介质陶瓷。

图1中的温度与谐振频率偏移关系特性趋势图表示谐振频率在-40℃～+90℃间变化，谐振频率为1.850ghz的介质频率偏在0.5mhz以内（tf＜3ppm/℃）,频率稳定特性很好。上面的tf表示谐振频率温度系数：△f表示谐振频偏；t表示温度。

图2中的品质因数q值与烧结温度的关系曲线图,说明最佳的烧结温度在1280℃左右，且又有较宽的烧结温度范围。且该介质陶瓷适合低温烧结，烧结温度不宜太高。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种TM模通信用陶瓷介质谐振器制备工艺。应用于卫星通信与移动通信系统中介质谐振器、滤波器以及振荡器和GPS全球定位系统等微波元器件中。该微波介质陶瓷的制造原料含有：氧化钡（BaO），二氧化钛（TiO2），氧化锌（ZnO）和五氧化二铌（Nb2O5）以及微量掺杂添加物氧化铜（CuO）、氧化锰(MnO)等组分；将上述组分经过配料、混合球磨、造粒、成型、装钵、排胶和烧结的固相反应工序烧制成微波介质陶瓷。本发明具有低的烧结温度、节能环保、高介电常数、高品质因数和稳定的谐振频率温度特性。

技术研发人员：吴娟英;肖练平;陈功田;何艳红
受保护的技术使用者：郴州功田电子陶瓷技术有限公司
技术研发日：2017.01.04
技术公布日：2017.08.18