专利名称：中介电常数叠层微波介质陶瓷及其制备方法
技术领域：
本发明涉及通讯系统中的介质谐振器、滤波器及振荡器等微波元器件用的微波介质陶瓷及其制备方法，尤其是中介电常数叠层微波介质陶瓷及其制备方法。
背景技术：
中介电常数微波介质陶瓷被广泛应用于微波通讯的基站中，其基本性能要求为介电常数ε＝30-80，谐振频率温度系数τf＝0±10ppm/℃，Qf值尽可能高。近年来，器件小型化的趋势使人们对高端中介电常数微波介质陶瓷(介电常数42-80)投入越来越多的关注。
另一方面， 虽然目前已有0.42(La1/2Na1/2)TiO3-0.58Ca(Fe1/2Nb1/2)O3、Pb0.4Ca0.6[(Mg1/3Nb2/3)0.99Sn0.01]O3等介电常数介于42-80间、谐振频率温度系数介于±10ppm/℃间的高端中介电常数微波介质陶瓷，采用将两种材料混和的方法制备，但现有的介电常数为42-80的微波介质陶瓷存在Qf值一般较低(通常低于10,000GHz)、成份复杂等缺点。同时，已知此类材料的数量较少，在实际应用中难以实现系列化。
发明内容
本发明的目的是提供一种介电常数可在42-80之间连续变化、同时具有高Qf值与良好温度稳定性的系列化的中介电常数叠层微波介质陶瓷及其制备方法。
本发明的中介电常数叠层微波介质陶瓷是由介电常数为30～45的微波介质陶瓷A和介电常数为75～90的微波介质陶瓷B构成的双层复合微波介质陶瓷，其通式为(1-x)A/xB，其中，x为体积百分率，0.2≤x≤0.80。
本发明中，所说的微波介质陶瓷A为Ba2Ti9O20，微波介质陶瓷B为Ba1.85Sm4.1Ti9O26。或者可以是微波介质陶瓷A为Ba(Zn1/2Ta2/3)O3，微波介质陶瓷B为Ba(Nd0.9Bi0.1)2Ti4O12。
本发明的中介电常数叠层微波介质陶瓷按下述方法制备将微波介质陶瓷A和微波介质陶瓷B用低损耗绝缘胶粘接而成。通常选用介电损耗0.01～0.025的绝缘胶粘接。并控制厚度为0.02mm，可以保证其对微波介电性能的影响在可接受的范围之内。
本发明的有益效果在于本发明通过将介电常数为30～45的微波介质陶瓷A和介电常数为75～90的微波介质陶瓷B，用低损耗绝缘胶粘接成双层复合结构，既突破了传统的将材料混和的制备方法，而且利用微波介电性能随终端材料体积百分比单调、连续变化的特点，得到了具有高Qf值与近零谐振频率温度系数、介电常数可在42-80间连续变化的系列化中介电常数微波介质陶瓷。利用本发明提供的微波介质陶瓷，有利于微波基站中介质谐振器与滤波器等元器件的小型化和系列化，在工业上有着极大的价值。
具体实施例方式
以下结合实施例进一步说明本发明。
实施例1发明的中介电常数叠层微波介质陶瓷由圆柱形的Ba2Ti9O20和相同直径的圆柱形的Ba1.85Sm4.1Ti9O26用介电损耗为0.02的绝缘胶粘接构成，绝缘胶厚度为0.02mm。并将其用(1-x)Ba2Ti9O20/xBa1.85Sm4.1Ti9O26表示。两终端材料的微波介电性能分别为Ba2Ti9O20εr，eff＝41.0，Qf＝46,800GHz，τf＝2.0ppm/℃；Ba1.85Sm4.1Ti9O26εr，eff＝76.1，Qf＝12,800GHz，τf＝0.8ppm/℃。
表1为(1-x)Ba2Ti9O20/xBa1.85Sm4.1Ti9O26叠层陶瓷的微波介电性能。
表1
由表1知，Ba1.85Sm4.1Ti9O26的体积百分含量在0.2-0.80的范围内时，叠层陶瓷的介电常数介于42和80之间，相应的其它性能为Qf＝13,100-32,700GHz，τf＝0.9-1.8ppm/℃。这满足对高端中介电常数微波介质陶瓷的性能要求。
表2为绝缘胶的引入对(1-x)Ba2Ti9O20/xBa1.85Sm4.1Ti9O26叠层陶瓷微波介电性能的影响。
表2
由表2知，Ba1.85Sm4.1Ti9O26体积百分含量在0.20-0.80的范围内时(对应的介电常数介于42-80之间)，绝缘胶的引入对等效介电常数、Qf值及谐振频率温度系数的影响都是比较小的。因此，用绝缘胶粘接分离材料的方法是适于实际应用的。
实施例2发明的中介电常数叠层微波介质陶瓷由圆柱形的Ba(Zn1/2Ta2/3)O3和相同直径的圆柱形的Ba(Nd0.9Bi0.1)2Ti4O12用介电损耗为0.02的绝缘胶粘接构成，绝缘胶厚度为0.02mm。并将其用(1-x)Ba(Zn1/2Ta2/3)O3/xBa(Nd0.9Bi0.1)2Ti4O12表示。两终端材料的微波介电性能分别为Ba(Zn1/2Ta2/3)O3εr，eff＝30，Qf＝100,000GHz，τf＝1ppm/℃；Ba(Nd0.9Bi0.1)2Ti4O12εr，eff＝90，Qf＝6,000GHz，τf＝3ppm/℃。
表3为(1-x)Ba(Zn1/2Ta2/3)O3/xBa(Nd0.9Bi0.1)2Ti4O12叠层陶瓷的微波介电性能。
表3
由表3知，Ba(Nd0.9Bi0.1)2Ti4O12的体积百分含量在0.2-0.80的范围内时，叠层陶瓷的介电常数介于42和80之间，相应的其它性能为Qf＝18,100-66,700GHz，τf1.2-2.8ppm/℃。这满足对高端中介电常数微波介质陶瓷的性能要求。
权利要求
1.中介电常数叠层微波介质陶瓷，其特征是由介电常数为30～45的微波介质陶瓷A和介电常数为75～90的微波介质陶瓷B构成的双层复合微波介质陶瓷，其通式为(1-x)A/xB，其中，x为体积百分率，0.2≤x≤0.8。
2.根据权利要求1所述的中介电常数叠层微波介质陶瓷，其特征是微波介质陶瓷A为Ba2Ti9O20，微波介质陶瓷B为Ba1.85Sm4.1Ti9O26。
3.根据权利要求1所述的中介电常数叠层微波介质陶瓷，其特征是微波介质陶瓷A为Ba(Zn1/2Ta2/3)O3，微波介质陶瓷B为Ba(Nd0.9Bi0.1)2Ti4O12。
4.权利要求1所述的中介电常数叠层微波介质陶瓷的制备方法，其特征是将微波介质陶瓷A和微波介质陶瓷B用低损耗绝缘胶粘接而成。
全文摘要
本发明公开的中介电常数叠层微波介质陶瓷是由介电常数为30～45的微波介质陶瓷A和介电常数为75～ 90的微波介质陶瓷B构成的双层复合微波介质陶瓷，其通式为(1－x)A/xB，其中，x为体积百分率，0.2≤x≤0.75。本发明通过将两种性能不同的材料，用低损耗绝缘胶粘接成双层复合结构，利用微波介电性能随终端材料体积百分比单调、连续变化的特点，得到了具有高Qf值与近零谐振频率温度系数、介电常数可在42－80间连续变化的系列化中介电常数微波介质陶瓷。利用本发明提供的微波介质陶瓷，有利于微波基站中介质谐振器与滤波器等元器件的小型化和系列化，在工业上有着极大的价值。
文档编号H01P7/10GK1848304SQ20061005062
公开日2006年10月18日 申请日期2006年5月8日 优先权日2006年5月8日
发明者李雷, 陈湘明 申请人:浙江大学