本發(fā)明屬于多功能電子陶瓷材料，具體涉及c0g型介質(zhì)陶瓷材料及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、為滿足終端設(shè)備輕薄化和功能完善化的市場(chǎng)需求，高性能介質(zhì)陶瓷必須具備(1)低介電損耗以確保突出的頻率選擇性及熱穩(wěn)定性，(2)接近于零的tcc以滿足優(yōu)越的溫度穩(wěn)定性，(3)高介電常數(shù)用以實(shí)現(xiàn)微波器件的集成化和小型化

2、目前，用于制備高溫度穩(wěn)定型陶瓷電容器的陶瓷介電常數(shù)較小，一般不超過(guò)100。介質(zhì)材料中以具有鎢青銅結(jié)構(gòu)的bao-ln2o3-tio2體系(簡(jiǎn)稱blt體系)為基礎(chǔ)的陶瓷材料具有低介電損耗、中高介電常數(shù)以及可調(diào)的介電溫度穩(wěn)定性，其中，ln2o3以la2o3、sm2o3、nd2o3為主，報(bào)道的介電常數(shù)可以達(dá)到80-90，溫度系數(shù)<±30ppm/℃，而blt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(lái)實(shí)現(xiàn)陶瓷的低溫致密燒結(jié)，隨之帶來(lái)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(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種c0g型介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用。該質(zhì)陶瓷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)，該方法在無(wú)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。

2、具體地，所述介質(zhì)陶瓷材料的介電常數(shù)為160～190，介電損耗不大于0.0009，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c0g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，5摩爾％～10摩爾％的nd2o3，5摩爾％～10摩爾％的bi2o3，55摩爾％～70摩爾％的tio2和0.1摩爾％～5摩爾％的geo2。

4、根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的c0g型介質(zhì)陶瓷材料，形成介質(zhì)陶瓷材料的原料包括：15摩爾％的baco3和/或bao，8.75摩爾％的nd2o3，8.75摩爾％的bi2o3，60摩爾％～68摩爾％的tio2和0.1摩爾％～2摩爾％的geo2。

5、本發(fā)明還提供了一種c0g型介質(zhì)陶瓷材料，所述材料的化學(xué)通式為a?bao-b?nd2o3-cbi2o3-d?tio2-e?geo2，其中a，b，c，d，e分別獨(dú)立表示摩爾百分比，

6、其中，a為15摩爾％～16摩爾％，

7、b為5摩爾％～10摩爾％，

8、c為5摩爾％～10摩爾％，

9、d為55摩爾％～70摩爾％，和

10、e為0.1摩爾％～5摩爾％。

11、通過(guò)采用baco3和/或bao、nd2o3、bi2o3、tio2和geo2制備高溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)介質(zhì)陶瓷材料，控制上述各原料在上述添加范圍內(nèi)，可制備得到具有高介電常數(shù)，低的介電損耗以及高絕緣電阻的高溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)介質(zhì)陶瓷材料。具體地，高溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)介質(zhì)陶瓷材料的介電常數(shù)在160～190，介電損耗不大于0.0009，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(wú)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。

12、本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種制備上述c0g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：

13、(1)將baco3和/或bao、nd2o3、bi2o3、tio2以及geo2混合球磨烘干，以便得到混合料；

14、(2)將所述混合料預(yù)燒，以便得到預(yù)燒料；

15、(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；

16、(4)將所述陶瓷生坯燒結(jié)，以便得到高介電常數(shù)c0g型介質(zhì)陶瓷材料。

17、由此，采用該方法可以制備得到高介電常數(shù)和低介電損耗的高溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷材料，且該介質(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。

18、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：

19、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。

20、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℃。

21、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。

22、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。

23、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。

24、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1140℃～1280℃，時(shí)間為3h～7h。由此，可以提高高溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷材料的介電常數(shù)和降低介電損耗。

25、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。

26、本發(fā)明的第三個(gè)方面，本發(fā)明提出了上述高溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)介質(zhì)陶瓷材料或采用上述方法制備的高溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)介質(zhì)陶瓷材料在通訊、雷達(dá)或電子領(lǐng)域中的應(yīng)用。

27、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(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種c0g型介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，形成所述c0g型介質(zhì)陶瓷材料的各原料包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的c0g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c0g型介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，所述c0g型介質(zhì)陶瓷材料的化學(xué)通式為abao-b?nd2o3-c?bi2o3-d?tio2-e?geo2，其中a，b，c，d，e分別獨(dú)立表示摩爾百分比，

4.根據(jù)權(quán)利要求～3中任一項(xiàng)所述的c0g型介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于，所述c0g型介質(zhì)陶瓷材料的介電常數(shù)為160～190，介電損耗不大于0.0009，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c0g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1140℃～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c0g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。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種C0G型介質(zhì)陶瓷材料及制備方法和應(yīng)用。形成該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，5摩爾％～10摩爾％的Nd2O3，5摩爾％～10摩爾％的Bi2O3，55摩爾％～70摩爾％的TiO2和0.1摩爾％～5摩爾％的GeO2。該C0G型介質(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。同時(shí)，該方法在無(wú)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。

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