专利名称：一种低介电微波陶瓷介质材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种低介电常数er=3 8微波陶瓷介质材料及其制备方法。
背景技术：
微波介质陶瓷，是指应用于微波频段(主要是UHF、SHF频段)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，在现代通信中被广泛用作谐振 器、滤波器、介质基片、介质天线、介质导波回路等。微波介质谐振器与金属空腔谐振器相比，具有体积小、质量轻、温度稳定性好、价格便宜等优点。随着微波通信的快速发展，微波通信系统迫切需要高性能的微波介质器件。目前移动通信的频率范围在800 2000MHz，相应的微波介质器件趋于成熟，但当频率向高端发展时，如卫星通信的频率位于K波段(12 40GHz)，已开发的微波介质材料的er较大(e r彡20)、Q f值较小，无法制造出低损耗、合适尺寸的微波介质器件，因此有必要开发低介电常数、高Q f值的微波介质材料。
发明内容
本发明旨在提供一种低介电常数e r=3^8微波陶瓷介质材料及其制备方法，该微波介质材料采用了固相法合成获得(I-X)Mg2SiO4-XBaTiO3固溶体作为主材料，其中X=O. 001 0. 25，并通过加入烧结促进剂和改性掺杂物改性组成。制备出的微波介质材料可以在1340°C 1380°C温度范围内烧结，所制作的微波电容具有优异微波介电性能e r=3 8，Qf > 60000GHZ, x f(-4(TC 25°C /25°C 125°C ) ( 20PPM/°C，满足现代通信设备的可移动性、多功能性和微型化。本发明是这样实现的，所述一种低介电常数e r=3^8微波陶瓷介质材料，其特征在于所述微波陶瓷介质材料由主成分(l_X)Mg2Si04-XBaTi03、改性掺杂物及烧结促进剂三部分组成；
1)所述的主成分是(I-X)Mg2SiO4-XBaTiO3固溶体，其中X=O. 001 0. 25 ;
2)所述的改性掺杂物包括SrCO3、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、MnO2、CaO、La2O3、WO3 等一种或一种以上混合物；按重量百分比计组成为0 I. 5wt%的SrC03、0 I wt%的Zr02、0 0. 5 wt%的 Ta205、0 I. 0 wt% 的 Nb205、0 0. 3wt% 的 Mn02、0 0. 3 wt% 的 La203、0 0. 5 wt% 的CaO、0 lwt% 的 WO3 ；
3)所述的烧结促进剂包括Bi203、B203、ZnO、Si02、A1203、Nb2O5等低熔点的氧化物以及低熔点的玻璃粉中的一种或一种以上混合物；按重量百分比计组成为0 lwt°/c^^Bi203，0 0. 5wt% 的 B2O3,0. 25 lwt% 的 ZnO, 0 lwt% 的 SiO2,0 0. 8wt% 的 A1203。按重量百分比计，所述的主成分(l-X)Mg2Si04-XBaTi03固溶体是91 98wt%，改性掺杂物是I. 5 5wt%，烧结促进剂是0. 5 4wt%。本发明所述一种低介电常数e r=3^8微波陶瓷介质材料的制备方法，其特征是 I)主成分(I-X)Mg2SiO4-XBaTiO3 的制备采用高纯 BaC03、Ti02、Mg (OH)2^SiO2 原材料，按X=O. 001 0. 25分别称重，混合置于球磨机中，按粉料水=1 : (I I. 5)比例加入去离子水，球磨6 10小时，烘干，在1180°C 1350°C下预烧2. 5H，粉碎后获得本发明的(1-X)Mg2SiO4-XBaTiO3 固溶体；
2)按照组成为 91 98wt% 的主成分(I-X)Mg2SiO4-XBaTiO35O I. 5wt% 的 SrC03、0 I wt% 的 Zr02、0 0. 5 wt% 的 Ta205、0 I. 0 wt% 的 Nb205、0 0. 3wt% 的 Mn02、0 0. 3wt% 的 La203、0 0. 5 wt% 的 CaO、 lwt% 的 WO3, 0 lwt% 的 Bi2O3,0 0. 5wt% 的 B2O3,0. 25 lwt%的ZnO，0 lwt%的SiO2,0 0. 8wt%的Al2O3称量各种材料，混合置于球磨机中进行球磨混合，要求粉体平均颗粒尺寸小于0. 7微米为好；然后加粘合剂喷雾造粒，最 后获得本发明的微波介质材料。本发明的有益效果是，采用高纯8&0)3、1102、1%0)3、1%(011)2、5102等原材料，固相法合成获得(l-X)Mg2Si04-XBaTi03固溶体，其中X=O. 001 0. 25，并通过加入少量的烧结促进剂和改性掺杂物，经过合理配方，优化合成和球磨工艺，制备出的微波介质材料可以在较低温1340°C 1380°C温度范围内烧结，其所制作的微波电容具有优异的介电性能e r=3 8, Qf > 60000GHZ, x f(-40°C 25°C /25°C 125°C ) ( 20PPM/°C。
具体实施例方式本发明所述一种低介电常数e r=3^8微波陶瓷介质材料及其制备方法，下面根据上述的发明内容，结合实施例对本发明作进一步的描述。(I)以分析纯的原材料BaC03、Ti02、Mg (OH) 2、SiO2按表I的组成比例，按发明内容中I所述的主材料制备过程经球磨、干燥、预烧、粉碎、过滤、等工序后制得(I-X)Mg2Si04_XBaTi03。表I主材料(l-x) Mg2SiO4-XBaTiO3的实施例配方
权利要求
1.ー种低介电常数εΓ=3 8微波陶瓷介质材料，其特征在干所述微波陶瓷介质材料由主成分(Ι-x) Mg2SiO4-XBaTiO3、改性掺杂物及烧结促进剂三部分组成； 1)所述的主成分是(I-X)Mg2SiO4-XBaTiO3固溶体，其中X=O. 001 O. 25 ; 2)所述的改性掺杂物包括SrCO3、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、MnO2、CaO、La2O3、WO3 等ー种或ー种以上混合物；按重量百分比计组成为0 I. 5wt%的SrC03、0 I wt%的Zr02、0 O. 5 wt%的 Ta205、0 I. O wt% 的 Nb205、0 O. 3wt% 的 Μη02、0 O. 3 wt% 的 La203、0 O. 5 wt% 的CaO、0 lwt% 的 WO3 ； 3)所述的烧结促进剂包括Bi203、B203、ZnO、Si02、A1203、Nb2O5等低熔点的氧化物以及低熔点的玻璃粉中的ー种或ー种以上混合物；按重量百分比计组成为0 lwt°/c^3Bi203，0 0.5wt% 的 B2O3,0. 25 lwt% 的 ZnO, O lwt% 的 SiO2,0 O. 8wt% 的 A1203。
2.根据权利要求I所述ー种低介电常数εΓ=3 8微波陶瓷介质材料，其特征是按重量百分比计，所述的主成分(I-X) Mg2SiO4-XBaTiO3固溶体是91 98wt%，改性掺杂物是1.5 5wt%，烧结促进剂是O. 5 4wt%0
3.ー种低介电常数εΓ=3 8微波陶瓷介质材料的制备方法，其特征是 1)主成分(I-X)Mg2SiO4-XBaTiO3的制备采用高纯 BaC03、Ti02、Mg (OH)2^SiO2 原材料，按X=O. 001 O. 25分别称重，混合置于球磨机中，按粉料水=I : (I I. 5)比例加入去离子水，球磨6 10小时，烘干，在1180°C 1350°C下预烧2. 5H，粉碎后获得本发明的(1-X)Mg2SiO4-XBaTiO3 固溶体； 2)按照组成为91 98wt% 的主成分(I-X)Mg2SiO4-XBaTiO3,0 I. 5wt% 的 SrC03、0 I wt% 的 Zr02、0 O. 5 wt% 的 Ta205、0 I. O wt% 的 Nb205、0 O. 3wt% 的 Μη02、0 O. 3wt% 的 La203、0 O. 5 wt% 的 CaO、 lwt% 的 WO3, O lwt% 的 Bi2O3,0 O. 5wt% 的 B2O3,O.25 lwt%的ZnO，O lwt%的SiO2,0 O. 8wt%的Al2O3称量各种材料，混合置于球磨机中进行球磨混合，要求粉体平均颗粒尺寸小于O. 7微米为好；然后加粘合剂喷雾造粒，最后获得本发明的微波介质材料。
全文摘要
本发明提供一种低介电常数εr=3~8微波陶瓷介质材料及其制备方法，它由主成分(1-X)Mg2SiO4-XBaTiO3、改性掺杂物及烧结促进剂三部分组成；1)所述的主成分是(1-X)Mg2SiO4-XBaTiO3固溶体,其中X=0.001～0.25；2)所述的改性掺杂物包括SrCO3、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、MnO2、CaO、La2O3、WO3等一种或一种以上混合物；3)所述的烧结促进剂包括Bi2O3、B2O3、ZnO、SiO2、Al2O3、Nb2O5等低熔点的氧化物以及低熔点的玻璃粉中的一种或一种以上混合物。经过合理配方，优化合成和球磨工艺，制备出的微波介质材料可以在较低温1340℃～1380℃温度范围内烧结，其所制作的微波电容具有优异的介电性能εr=3～8，Qf>60000GHZ，τf(-40℃～25℃/25℃～125℃)≤20PPM/℃。
文档编号H01B3/12GK102659396SQ201210084489
公开日2012年9月12日 申请日期2012年3月28日 优先权日2012年3月28日
发明者张军志, 李太坤, 林康, 邹海雄 申请人:厦门松元电子有限公司