本發(fā)明屬于多功能電子陶瓷材料，具體涉及一種無鉛高介電低損耗c0g溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷材料及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、無線通訊的發(fā)展和需求在過去二十年中呈現(xiàn)出巨大的增長。介電陶瓷在現(xiàn)代高頻濾波器和諧振器制造中的使用刺激了對新材料的探索。這些介電材料的理想特性是高介電常數(shù)、高品質(zhì)因數(shù)或低損耗角正切以及介電容量溫度系數(shù)接近于零。這些特性對于減小器件尺寸、確保組件的頻率選擇性和溫度獨(dú)立性是必要的。

2、ba4nd9.33ti18o54(bnt)作為一種有前途的高介電常數(shù)材料，主要缺點(diǎn)是相對介電常數(shù)較低(不超過100)，且介電容量溫度系數(shù)溫漂較高，一般可以通過摻雜pb離子可以將材料介電常數(shù)提升至100以上，但不符合rohs標(biāo)準(zhǔn)。并且bnt體系陶瓷的燒結(jié)溫度普遍較高(＞1400℃)，致密化燒結(jié)難度大，不利于大批量生產(chǎn)。目前，普遍采用的方法是選擇低熔點(diǎn)玻璃或氧化物作為燒結(jié)助劑，來實(shí)現(xiàn)陶瓷的低溫致密燒結(jié)，隨之帶來的是陶瓷的介電常數(shù)下降、介電損耗增加以及介電溫度特性的改變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種無鉛高介電低損耗c0g溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用。該高介電低損耗c0g溫度穩(wěn)定型陶瓷介質(zhì)材料具有高的介電常數(shù)，低的介電損耗以及高絕緣電阻。同時(shí)，該方法在不添加pb元素的情況下有效降低了具有鎢青銅結(jié)構(gòu)的bnt體系材料的燒結(jié)溫度，同時(shí)優(yōu)化了陶瓷材料的整體介電性能。

2、具體地，所述高介電低損耗c0g溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷材料的介電常數(shù)在150～160，介電損耗不大于0.0003，介電常數(shù)溫度系數(shù)為-30ppm/℃～+30ppm/℃，介電常數(shù)溫度系數(shù)滿足c0g型介質(zhì)陶瓷規(guī)格要求。

3、在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種高介電低損耗c0g溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷材料。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，形成所述c0g型介質(zhì)陶瓷材料的各原料包括：15摩爾％～16摩爾％的baco3和/或bao，7.5摩爾％～10摩爾％的nd2o3，5摩爾％～10摩爾％的bi2o3，1.5摩爾％～4摩爾％的sm2o3，和55摩爾％～70摩爾％的tio2。

4、根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的c0g型介質(zhì)陶瓷材料，形成該c0g型介質(zhì)陶瓷材料的各原料包括：15摩爾％的baco3和/或bao，8～10摩爾％的nd2o3，7摩爾％的bi2o3，1.5摩爾％～2摩爾％的sm2o3，和67.5摩爾％的tio2。

5、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述介質(zhì)陶瓷材料的化學(xué)通式為a?bao-b?nd2o3-c?sm2o3-dbi2o3-e?tio2，其中a，b，c，d，e分別獨(dú)立地表示摩爾百分比，其中a為15摩爾％～16摩爾％，b為7.5摩爾％～10摩爾％，c為1.5摩爾％～4摩爾％，d為5摩爾％～10摩爾％，和e為55摩爾％～70摩爾％。

6、通過采用baco3和/或bao、nd2o3、bi2o3、sm2o3和tio2制備高介電低損耗c0g溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷材料，控制上述各原料在上述添加范圍內(nèi)，可制備得具有高介電常數(shù)，低的介電損耗以及高絕緣電阻的c0g型介質(zhì)陶瓷材料。具體地，高介電低損耗c0g溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷材料的介電常數(shù)在150～160，介電損耗不大于0.0003，介電常數(shù)溫度系數(shù)為-30ppm/℃～+30ppm/℃，介電常數(shù)溫度系數(shù)滿足c0g型介質(zhì)陶瓷規(guī)格要求。同時(shí)，該方法在無添加傳統(tǒng)玻璃料或助燒劑的情況下有效降低了具有鎢青銅結(jié)構(gòu)的blt體系材料的燒結(jié)溫度，同時(shí)優(yōu)化了陶瓷材料的整體介電性能。

7、本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種制備上述高介電低損耗c0g溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷材料的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，包括：

8、(1)將baco3和/或bao、nd2o3、bi2o3、sm2o3以及tio2混合球磨烘干，以便得到混合料；

9、(2)將所述混合料預(yù)燒，以便得到預(yù)燒料；

10、(3)將所述預(yù)燒料與粘結(jié)劑混合，再造粒、壓片、排膠，以便得到陶瓷生坯；

11、(4)將所述陶瓷生坯燒結(jié)，以便得到所述介質(zhì)陶瓷材料。

12、由此，采用該方法可以制備得到高介電常數(shù)和低介電損耗的c0g型介質(zhì)陶瓷材料，且該c0g型介質(zhì)陶瓷材料的介電常數(shù)溫度系數(shù)為-30ppm/℃～+30ppm/℃，滿足c0g型介質(zhì)陶瓷規(guī)格要求。

13、另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的制備c0g型介質(zhì)陶瓷材料的方法還可以具有如下技術(shù)特征：

14、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，步驟(1)中，所述球磨的轉(zhuǎn)速為150r/min～400r/min，時(shí)間為6h～24h。

15、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，步驟(1)中，所述烘干的溫度為90℃～200℃。

16、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，步驟(2)中，所述預(yù)燒的溫度為900℃～1200℃，時(shí)間為1h～6h。由此，可以提高c0g型介質(zhì)陶瓷材料的介電常數(shù)和降低介電損耗。

17、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，步驟(2)中，所述預(yù)燒的升溫速率為2℃/min～10℃/min。

18、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，步驟(3)中，所述排膠溫度為500℃～600℃，時(shí)間為2h～6h，所述排膠的升溫速度為0.5℃/min～5℃/min。由此，可以除去陶瓷生坯中的粘結(jié)劑。

19、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，步驟(4)中，所述燒結(jié)的溫度為1200℃～1280℃，時(shí)間為3h～7h。由此，可以提高c0g型介質(zhì)陶瓷材料的介電常數(shù)和降低介電損耗。

20、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，步驟(4)中，所述燒結(jié)的升溫速率為2℃/min～10℃/min。

21、本發(fā)明的第三個(gè)方面，本發(fā)明提出了上述c0g型介質(zhì)陶瓷材料或采用上述方法制備的c0g型介質(zhì)陶瓷材料在通訊、雷達(dá)或電子領(lǐng)域中的應(yīng)用。

22、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種無鉛高介電低損耗c0g溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，通過包括下述原料制備而成：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鉛高介電低損耗c0g溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，形成所述介質(zhì)陶瓷材料的各原料包括：

3.一種無鉛高介電低損耗c0g溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，所述介質(zhì)陶瓷材料的化學(xué)通式為a?bao-b?nd2o3-c?sm2o3-d?bi2o3-e?tio2，其中a，b，c，d，e分別獨(dú)立地表示摩爾百分比，

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的無鉛高介電低損耗c0g溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，所述介質(zhì)陶瓷材料的介電常數(shù)在150～160，介電損耗不大于0.0003，介電常數(shù)溫度系數(shù)為-30ppm/℃～+30ppm/℃。

5.一種制備權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的無鉛高介電低損耗c0g溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷材料的方法，其特征在于，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述球磨的轉(zhuǎn)速為150r/min～400r/min，時(shí)間為6h～24h；

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述預(yù)燒的溫度為900℃～1200℃，時(shí)間為1h～6h；

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述排膠溫度為500℃～600℃，時(shí)間為2h～6h，所述排膠的升溫速度為0.5℃/min～5℃/min。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，所述燒結(jié)的溫度為1200℃～1280℃，時(shí)間為3h～7h，所述燒結(jié)的升溫速率為2℃/min～10℃/min。

10.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的無鉛高介電低損耗c0g溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷材料或采用權(quán)利要求5-9中任一項(xiàng)所述方法制備的無鉛高介電低損耗c0g溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷材料在通訊、雷達(dá)或電子領(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種無鉛高介電低損耗C0G溫度穩(wěn)定型陶瓷介質(zhì)材料及制備方法和應(yīng)用。形成該無鉛高介電低損耗C0G溫度穩(wěn)定型陶瓷介質(zhì)材料的各原料包括：15摩爾％～16摩爾％的BaCO3和/或BaO，7.5摩爾％～10摩爾％的Nd2O3，5摩爾％～10摩爾％的Bi2O3，1.5摩爾％～4摩爾％的Sm2O3和55摩爾％～70摩爾％的TiO2。該介質(zhì)陶瓷材料具有中等的燒結(jié)溫度、高的介電常數(shù)，低的介電損耗以及高絕緣電阻。

技術(shù)研發(fā)人員：林元華,陳怡穎,戚俊磊,南策文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9