一种高介电常数微波介质陶瓷及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高介电常数微波介质陶瓷及其制备方法，包括主成分为a（Ca0.5Sr1/3）TiO3-bLi0.5Sr0.5TiO3，其中a+b=100摩尔%，按化学计量比配料、球磨，在1050～1100℃保温2～4小时进行预烧，将预烧的粉体进行二次球磨过筛、烘干，加入PVA(聚乙烯醇)粘结剂并造粒，压制成圆柱胚体，在1200～1300℃保温3～5小时烧结，即可得所需要的高介电常数微波介质陶瓷。该材料其介电性能优异：其介电常数为103～112，品质因数为5689～6431，谐振频率温度系数为-4～15。利用本发明的提供的高介电常数微波介质陶瓷可使通讯中的天线、谐振器、滤波器等微波器件能够在更高的频率中使用。
【专利说明】一种高介电常数微波介质陶瓷及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微波介质陶瓷【技术领域】，具体涉及一种高介电常数微波介质陶瓷及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着通讯技术的迅速发展，对微波器件的的需求量也正在日益增长。为了实现微波介质器件的小型化、集成化、便携化和低成本，这就要求微波介质陶瓷具有如下性能:1、高的介电常数Sr (通常Sr大于80) ;2、高的品质因数，QXf= (2~5) X103 (在f=l~3GHz下)；3、趋于零的谐振频率温度系数τ f(-20ppm/°C< τ f) < 20ppm/°C )。
[0003]由于介电常数大的材料其介电损耗与温度系数也较大，所以，高介电常数微波介质陶瓷的开发困难较多，在现有技术中介电常数逾越100的微波介质陶瓷为数不多，这就大大地限制了微波器件进一步的小型化与应用范围，为此极需开发具有更高介电常数的微波介质陶瓷。
[0004]目前已实用化的高介电常数微波介质陶瓷主要有3大系列=BaO-Ln2O-TiO2系列，复合钙钛矿CaO2-Li2O2-Ln2O3-TiO2及铅基钙钛矿系列，虽然这些微波介质陶瓷材料具有较高的介质常数，但是他们的介质损耗比较大且谐振频率温度系数不稳定。其中，铅基钙钛矿系列的微波介质材料对环境有一定的污染。
【发明内容】
[0005]针对上述的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种介电常数高、介质损耗低、谐振频率温度系数接近于零，绿色无污染的高介电常数微波介质陶瓷及其制备方法。
[0006]解决上述问题的技术方案为:一种高介电常数微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷是以 CaCO3, Li2CO3, Sr2O3 和 TiO2 为原料，按表达式 a (CaQ.5Sr1/3) Ti03-bLiQ.5SrQ.5Ti03 进行化学计量配制而成，其中a+b=100摩尔％，0.3 ^ b ^ 0.6ο
[0007]上述高介电常数微波介质陶瓷的制备方法，依次包括以下步骤:(1)将CaCO3,Li2CO3, Sr2O3, TiO2 按表达式 a (Caa5Sr1/) Ti03-bLiQ.5SrQ.5Ti03 进行化学计量配料，球磨过筛，烘干，在1050°C~1100°C保温2~4小时进行预烧，再把所得的预烧粉体进行二次球磨过筛，烘干，得烘干粉料；(2)向烘干粉料中加入质量浓度为5%~7%PVA(聚乙烯醇)作为粘结剂并造粒，压制成圆柱状胚体；(3)把所得的圆柱状胚体在1200~1300°C下保温2~4小时烧结成瓷，即获得所需的高介电常数微波介质陶瓷。
[0008]优选地，步骤(1)中，所述预烧温度为1100°C，保温时间为3小时。
[0009]优选地，步骤(2)中，所述PVA (聚乙烯醇)粘结剂的质量浓度为7%。
[0010]优选地，步骤(3)中，所述保温时间为3小时。
[0011]上述预烧和烧结均在大气气氛中进行。
[0012]本发明的优点为:本发明的微波介质陶瓷，是以在微波频率下具有高LdSQXf值和较大的正 xf( ε r=170,QXf=3500GH ζ, τ f=+800ppm/°C )的 CaTiO3 与具有高 ε r 和较大的负^的(1^1/21^1/2)1103(其中1^可为吣，5111，51'等)复合制备而成，其介电常数可达
到103~112，同时具有较低的损耗和接近于零的谐振频率温度系数，具有介电常数高、谐
振频率温度系数接近于零、绿色无污染的特点，适用于通讯中的天线，或是可使介质谐振器
与滤波器等微波元件器件适应更高的频率。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为高介电常数微波介质陶瓷的制备工艺流程图。
[0014]图2为本发明实施例3的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0015]下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，但不局限于这些实施例。
[0016]本发明的所采用的原料CaCO3, Li2CO3, Sr2O3和TiO2的纯度达99.9%以上，用网络
矢量分析仪测量其介电性能(即介电常数L，品质因数QXf，谐振频率温度系数Tf)。经
测试，本发明具体实施例1~16的各成分含量及其介电性能，见表1:
[0017]表1本发明具体实施例的各成分含量及其介电性能
[0018]
【权利要求】
1.一种高介电常数微波介质陶瓷，其特征在于:所述的微波介质陶瓷是以CaCO3,Li2CO3, Sr2O3 和 TiO2 为原料，按表达式 a (Ca0.5Sr1/3)Ti03-bLi0.5Sr0.5Ti03 进行化学计量配制而成，其中 a+b=100 摩尔 ％，0.3 ≤ b≤ 0.6o
2.根据权利要求1所述的一种高介电常数微波介质陶瓷的制备方法，依次包括以下步骤:(I)将 CaCO3, Li2CO3, Sr2O3, TiO2 按表达式 a (Caa5Sr1/) TiO3^Li0 5Sr0 5TiO3 进行化学计量配料，球磨过筛，烘干，在1050°C~1100°C保温2~4小时后，进行预烧，再把所得的预烧粉体进行二次球磨过筛，烘干，得烘干粉料；(2)向烘干粉料中加入质量浓度为5%~7%PVA(聚乙烯醇)作为粘结剂并造粒，压制成圆柱状胚体；(3)把所得的圆柱状胚体在1200~1300°C下保温2~4小时烧结成瓷，即获得所需的高介电常数微波介质陶瓷。
3.根据权利要求2所述的一种高介电常数微波介质陶瓷制备方法，其特征在于:步骤Cl)中，所述预烧温度为1100°c，保温时间为3小时。
4.根据权利要求2中所述的一种高介电常数微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于:步骤(2)中，所述PVA (聚乙烯醇)质量浓度为7%。
5.根据权利要求2所述的一种高介电常数微波介质陶瓷制备方法，其特征在于:步骤(3)中，所述保温时间为3小时。
6.根据权利要求2所述的一种高介电常数微波介质陶瓷制备方法，其特征在于:预烧和烧结均在大气气氛中进行。
【文档编号】C04B35/47GK103803971SQ201410072177
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】张美沛 申请人:张美沛