一種高介電常數BaO-Ln₂O₃-TiO₂系微波介質材料及其制備方法

專利名稱：一種高介電常數BaO-Ln₂O₃-TiO₂系微波介質材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種高介電常數BaO-Ln2O3-TiO2系微波介質材料及其制備方法。
背景技術：
隨著移動通信系統、電纜電視系統、衛星通信系統迅速發展，為了實現微波通信設備的集成小型、高穩定性及低廉的價格，研制高性能的微波陶瓷材料，用來制作微波電容， 已成為國內外高技術陶瓷研究的一個重要課題。隨著高頻帶應用技術的發展，實現微波設備的數字化，個人通信系統小型化、集成化，希望研制出具有高介電常數的優質微波介質陶瓷材料。但目前微波介質材料當
er=100時，存在Q · f低，溫度系數大等缺陷。

發明內容
本發明旨在提供一種高介電常數BaO-Ln2O3-TiO2系微波介質材料及其制備方法， 采用化學均勻、符合計量比且物理性能均一的高純BaCO3和高純TiO2原材料，以進一步改善材料的燒結性能和微波介電性能；添加Ln=La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd等鑭系元素氧化物中的一種或一種以上混合物，同時加入Mg、Mn、Nb、Sr、Ca、Bi、Ce等其中一種或一種以上的氧化物或碳酸鹽，固相反應形成類鶴青銅結構(Ba1InMgmSrnUSnvyNdy)i^2xTi18O54固溶體,其中 X=O O. 02，Y=O O. 05，m=0. 002 O. 025，n=0. 05 O. 03，另通過添加燒結助劑和改性摻雜物來改善該微波介質材料的品質因素和溫度系數等特性，最終制備出可以在1250°C 1330°C溫度范圍內燒結，具有優異微波介電性能ε ^100，Q*f彡5500GHz(3. 5 4. 5GHz)， τ f (-40°C 25°C /25°C 125°C ) ( 10ppm/°C均勻一致的高性能微波電容。本發明是這樣實現的，所述一種高介電常數BaO-Ln2O3-TiO2系微波介質材料，其特征是由主成分(BamMgmSrn) 6_3X (SnvyNdy) 8+2XTi18054、燒結助劑及改性摻雜物三部分組成；
O 主成分是(Ba1TnMgmSrn) 6_3X (Sm1^yNdy) 8+2XTi18054 固溶體，其中 X=O O. 02，Y=O O. 05，m=0. 002 O. 025，n=0. 05 O. 03 ;
2)燒結助劑包括Bi203、B203、CuO、Li2O,ZnO、SiO2等低熔點的氧化物以及低熔點的玻璃粉中的一種或一種以上混合物，按重量百分比計組成為0 I. 5被％的扮203，0 O. 5被％的 B2O3,0 O. 5wt% 的 CuO, O O. 3wt% 的 Li2O, O. 5 I. 0wt% 的 ZnO, O O. 5wt% 的 SiO2 ；
3)改性摻雜物包括不同的金屬氧化物和碳酸鹽如Zr02、BaCO3>TiO2, MnO2, SrO等一種或一種以上混合物，按重量百分比計組成為0 I. 0wt9^^Zr02、0 I. O wt9^^BaC03、
2.5 wt% 的 Ti02、0. 5 I. O wt% 的 Μη02、0 I. 5 wt% 的 SrO0按重量百分比計，所述的主成分固溶體是90 95wt%，燒結助劑是O. 5 5. 0wt%, 改性摻雜物是I. O 5. 0wt%。本發明所述一種高介電常數BaO-Ln2O3-TiO2系微波介質材料的制備方法，其特征是O 主成分(BannMgmSrn)6_3X(SivyNdy)8+2XTi18054 的制備采用高純 BaC03、TiO2, Sm203、 Nd203、Sr⑶3、Mg(0H)2 原材料，按 X=O O. 02，Y=O O. 05，m=0. 002 O. 025, n=0. 05 O. 03 分別稱重，混合置于球磨機中，按粉料水=1 :(1 I. 3)比例加入去離子水，球磨6 10小時，烘干，在1200°C 1275°C下預燒2. 5H，粉碎后獲得本發明的(Ba1InMgmSrn)f^x(SivyNdy) 8+2χΤI18O54 固溶體；
2)按照組成為 90 95wt% 的主成分(BannMgmSrn)P3x(SivyNdy)8t2xTi18O54,0 I. 5wt% 的 Bi2O3,0 O. 5wt% 的 B2O3,0 O. 5wt% 的 CuO, O O. 3wt% 的 Li2O, O. 5 I. 0wt% 的 ZnO, O O. 5wt% 的 SiO2,0 I. 0wt% 的 ZrO2,0 I. O wt% 的 BaCO3,0 2. 5 wt% 的 TiO2,0. 5
I.O wt%的MnO2,0 I. 5 wt%的SrO稱量各種材料,混合置于球磨機中進行球磨混合，要求粉體平均顆粒尺寸O. 8 I. O微米為好；然后加粘合劑噴霧造粒，最后獲得本發明的微波介質材料。本發明的有益效果是，用本發明的微波介質材料，可制備出能夠在1250 V 1330°C溫度范圍內燒結，具有優異微波介電性能ε ^100，Q*f彡5500GHz(3. 5 4. 5GHz)， τ f (-40°C 25°C /25°C 125°C ) ( 10ppm/°C均勻一致的高性能微波電容。
具體實施例方式本發明所述一種高介電常數BaO-Ln2O3-TiO2系微波介質材料及其制備方法，結合所述的發明內容，由以下實施例對本發明作進一步的描述。(I)以分析純的 BaC03、Ti02、Sm203、Nd203、SrC03、Mg(0H)2 原材料按表 I 的組成比例，
按發明內容中I所述的主材料制備過程經球磨、干燥、預燒、粉碎、過濾等工序后制得(Β&1_π -nMgmSrn) 6_3χ (Sm1^Ndy) 8+2χΤ 8〇54。表I 主材料(Ba1InMgmSrnUSnvyNdy)i^2xTi18O54 的實施例配方
權利要求
1.一種高介電常數BaO-Ln2O3-TiO2系微波介質材料，其特征是由主成分 (Ba1JgmSrn) 6_3X (Sm1^yNdy) 8+2XTi18054、燒結助劑及改性摻雜物三部分組成；·O 主成分是(Ba1TnMgmSrn) 6_3X (Sm1^yNdy) 8+2XTi18054 固溶體，其中 X=O O. 02，Y=O ·0.05, m=0. 002 O. 025, n=0. 05 O. 03 ;2)燒結助劑包括Bi203、B203、CuO、Li2O,ZnO、SiO2等低熔點的氧化物以及低熔點的玻璃粉中的一種或一種以上混合物，按重量百分比計組成為·0 I. 5被％的扮203，0 O. 5被％的 B2O3,0 O. 5wt% 的 CuO, O O. 3wt% 的 Li2O, O. 5 I. 0wt% 的 ZnO, O O. 5wt% 的 SiO2 ；3)改性摻雜物包括不同的金屬氧化物和碳酸鹽如Zr02、BaCO3>TiO2, MnO2, SrO等一種或一種以上混合物，按重量百分比計組成為0 I. ·0wt9^^Zr02、0 I. O wt9^^BaC03、 2. 5 wt% 的 Ti02、0. 5 I. O wt% 的 Μη02、0 I. 5 wt% 的 SrO0
2.根據權利要求I所述一種高介電常數BaO-Ln2O3-TiO2系微波介質材料，其特征是按重量百分比計，所述的主成分固溶體是90 95wt%，燒結助劑是O. ·5 5. 0wt%,改性摻雜物是 I. O 5. 0wt%o
3.一種高介電常數BaO-Ln2O3-TiO2系微波介質材料的制備方法，其特征是·O 主成分(BannMgmSrn)6_3X(SivyNdy)8+2XTi18054 的制備采用高純 BaC03、TiO2, Sm203、 Nd203、Sr⑶3、Mg(0H)2 原材料，按 X=O O. ·02，Y=O O. 05，m=0. 002 O. 025, n=0. 05 O. 03 分別稱重，混合置于球磨機中，按粉料水=1 : (I I. 3)比例加入去離子水，球磨6 10小時，烘干，在1200°C 1275°C下預燒2. 5H，粉碎后獲得本發明的(Ba1InMgmSrn)f^x(SivyNdy) 8+2χΤI18O54 固溶體；2)按照組成為 90 95wt% 的主成分(BannMgmSrn)P3x(SivyNdy)8t2xTi18O54,0 I. 5wt% 的 Bi2O3,0 O. 5wt% 的 B2O3,0 O. 5wt% 的 CuO, O O. 3wt% 的 Li2O, O. 5 I. 0wt% 的 ZnO, O O. 5wt% 的 SiO2,0 I. 0wt% 的 ZrO2,0 I. O wt% 的 BaCO3,0 2. 5 wt% 的 TiO2,0. 5 ·1.O wt%的MnO2,0 I. 5 wt%的SrO稱量各種材料,混合置于球磨機中進行球磨混合，要求粉體平均顆粒尺寸O. 8 I. O微米為好；然后加粘合劑噴霧造粒，最后獲得本發明的微波介質材料。
全文摘要
本發明提供一種高介電常數BaO-Ln2O3-TiO2系微波介質材料及其制備方法，它由主成分(Ba1-m-nMgmSrn)6-3X(Sm1-yNdy)8+2XTi18O54、燒結助劑及改性摻雜物三部分組成；其中主成分是(Ba1-m-nMgmSrn)6-3X(Sm1-yNdy)8+2XTi18O54固溶體，其中X=0～0.02,Y=0～0.05,m=0.002～0.025，n=0.05～0.03；燒結助劑包括Bi203、B203、CuO、Li2O、ZnO、SiO2等低熔點的氧化物以及低熔點的玻璃粉中的一種或一種以上混合物；改性摻雜物包括不同的金屬氧化物和碳酸鹽如ZrO2、BaCO3、TiO2、MnO2、SrO等一種或一種以上混合物；通過合理配方，優化合成和球磨工藝，最終制備出的微波介質材料可以在1250℃～1330℃溫度范圍內燒結，生產出的微波電容具有優異微波介電性能εr=100，Q·f≧5500GHZ(3.5～4.5GHZ)，τf(-40℃～25℃/25℃～125℃)≤10PPM/℃。
文檔編號C04B35/50GK102603286SQ20121008462
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月28日 優先權日2012年3月28日
發明者張軍志, 李太坤, 林康, 鄒海雄 申請人:廈門松元電子有限公司