CN102584218A

CN102584218A - L波段用环保型微波介质陶瓷

Info

Publication number: CN102584218A
Application number: CN2012100325752A
Authority: CN
Inventors: 陈功田; 吴娟英; 肖练平; 罗公军
Original assignee: CHENZHOU GONGTIAN ELECTRONIC CERAMICS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHENZHOU GONGTIAN ELECTRONIC CERAMICS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2032-02-14
Also published as: CN102584218B

Abstract

本发明涉及一种L波段用环保型微波介质陶瓷。应用于L波段卫星通信系统中介质谐振器、滤波器以及振荡器和GPS全球定位系统等微波元器件中。该微波介质陶瓷的制造原料含有：钛酸钡（BaTiO₃），三氧化二钕（Nd₂O₃），二氧化钛（TiO₂），三氧化二钐（Sm₂O₃），氧化锌（ZnO），二氧化锡（SnO₂），三氧化二镧（La₂O₃），三氧化二钴（CO₂O₃）和五氧化二钒（V₂O₅）以及微量添加物组分；将上述组分经过称量、混合球磨、煅烧、粉碎、造粒、成型、装钵、排胶和烧结的固相反应工序烧制成微波介质陶瓷。本发明具有低的烧成温度节能、高介电常数、高品质因数稳定的谐振频率温度特性。

Description

L波段用环保型微波介质陶瓷

技术领域

本发明涉及应用于L波段卫星通信系统中介质谐振器、滤波器以及振荡器和GPS全球定位系统等微波元器件中的L波段用环保型微波介质陶瓷。

背景技术

目前，随着中国航天科技、卫星通讯的快速发展，届时将形成多波段的固定广播通信卫星、专用广播卫星、直播卫星、移动广播卫星、移动通信卫星和专用GPS全球定位，安全导航卫星。以及以IP 业务为主的数据业务对传输带宽需求的进一步增长，更长波长的L 波段的开发和应用越来越成为人们关注的重点。同时也带动了对相应的微波谐振器、滤波器、振荡器、微波电容器等相关微波元器件的需求。卫星通讯广播通常应用的频率为S、L、C、Ku波段，对于应用于L波段的微波介质陶瓷要求具有高的介电常数（65～85）、高品质因数稳定的谐振频率温度特性和体积小，价格便宜等。

BaNd₂Ti₄O₁₂-Sm₂O₃材料是一种性能优异的钛酸盐微波陶瓷，通过掺杂及其它手段可以获得具有合适的且可调的介电常数，高品质因数和良好的的谐振频率温度特性。在现有技术中BaNd₂Ti₄O₁₂-Sm₂O₃一般采用氧化物与添加剂混合固相反应发制备，经过配方称量、球磨、煅烧、粉碎、造粒、成型、装钵、排胶和烧结以及金属化处理等工序，最后进行陶瓷性能的检测。该方法工艺简单，易于工业化生产，且材料性能稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种L波段用环保微介质波陶瓷，其具有低的烧成温度节能、高介电常数、高品质因数稳定的谐振频率温度特性。其应用于L波段介质谐振器、滤波器、振荡器、GPS全球定位，安全导航系统中，可以使体积小价格便宜。

本发明所要解决的技术方案如下：一种L波段用环保型微波介质陶瓷，制造原料中含有：钛酸钡（BaTiO₃），三氧化二钕（Nd₂O₃），二氧化钛（ TiO₂），三氧化二钐（ Sm₂O₃），氧化锌（ ZnO），二氧化锡（ SnO₂），三氧化二镧（ La₂O₃），三氧化二钴（ CO₂O₃）和五氧化二钒（V₂O₅）以及微量添加物，其特征是:所述微量添加物是碳酸锂（LiCO₃）组分，各组分的含量的重量百分比为：

钛酸钡23%～35% ；三氧化二钕20%～32% ；

二氧化钛 22%～30%；三氧化二钐16%～22%；

氧化锌 1%～3%；二氧化锡 0.5%～2.2%；

三氧化二镧0.4%～1.3 %；三氧化二钴0～1%；

五氧化二钒0%～2 %；微量添加物 0.2%～3 %；

将上述组分经过称量、混合球磨、煅烧、粉碎、造粒、成型、装钵、排胶和烧结的固相反应工序烧制成微波介质陶瓷；

其制造方法是：

①先将粉末状的钛酸钡、三氧化二钕、二氧化钛、三氧化二钐、氧化锌、二氧化锡、三氧化二镧按组分要求称重，放入球磨机的料筒中球磨搅拌6-8小时；

②将磨好的粉料压滤后放入高温炉中，升炉温至800-1200℃干燥煅烧一次完成，时间为2-5小时；

③将煅烧料粉碎，加入五氧化二钒、三氧化二钴混料，再加粉体重量的1%PVA水溶液造粒；

④干压成型，压制成型的成型压力200-300MPa，并且装钵；

⑤在1100-1300℃下保温3～6小时，排胶烧结一次完成即制得所说的L波段用微波介质陶瓷。

本发明采用氧化物与添加剂混合固相反应法制备的BaNd₂Ti₄O₁₂-Sm₂O₃的微晶粉体，并添加微量添加物制得的晶粒细小均匀、气孔率低和性能优良的微波介质陶瓷。在各添加剂的添加范围内都可以获得和好的微波特性。且国内原料成本低，可进一步加强和国外微波陶瓷的竞争力，加速国产微波陶瓷的大量应用。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1）本发明的配方组成不含有铅、镍等重金属成分，即本发明提供的是一种环保微波介质频陶瓷。符合绿色环保的无污染要求。且符合欧共体最新出台的无铅标准和废旧电器回收标注的RHOS和WEEE的严格标准要求。可以在高频领域产品中应用；能够将产品进行出口到世界的任何国家。

2）由传统的烧结工艺1300-1500℃，降到1270℃以下，烧结温度的进一步降低，更具有节能的更大优势。

3）性能上有较大提升：传统技术配方在L波段的介电常数65-80，Q值只有1000-1500，谐振频率温度系数大于±20PPm以上，本发明的配方在L波段的介电常数60-110，Q值高达3500以上，谐振频率温度系数小于±10PPm以内。

4）本发明可作为L波段用环保微波用谐振器、滤波器和振荡器等电子元器件的关键核心材料使用，而广泛应用于移动通信、卫星通信、全球卫星定位系统（GPS）、蓝牙技术以及无线局域网（WLA）等现代通信行业，具有重要工业应用价值。

附图说明

图1为温度与谐振频率关系特性趋势图。

图2为谐振频率与品质因数图。

图3为品质因数Q值与烧结温度的关系图。

具体实施方式

下面结合附图用具体实施方式详细描述本发明：

L波段用环保型微波介质陶瓷，制造原料中含有成分：钛酸钡（BaTiO₃），三氧化二钕（Nd₂O₃），二氧化钛（ TiO₂），三氧化二钐（ Sm₂O₃），氧化锌（ ZnO），二氧化锡（ SnO₂），三氧化二镧（ La₂O₃），三氧化二钴（ CO₂O₃）和五氧化二钒（V₂O₅）以及微量添加物；组分，其特征是:所述微量添加物中还含有碳酸锂（LiCO₃）组分。根据该主成分和微量添加物的配比以及制造方法，表1给出各实施例的数据，表2给出各实施例的性能。

表1：

Figure 2012100325752100002DEST_PATH_IMAGE002

表2：

Figure 2012100325752100002DEST_PATH_IMAGE004

图1～3总结出配方和性能的变化趋势，可以方便调整配方，获得所需要性能的微波介质陶瓷。

图1中的温度与谐振频率关系特性趋势图表示谐振频率在-30℃～+60℃间变化，谐振频率为1.575GHZ的介质频率偏在5MHZ以内（Tf= 5ppm/℃）,频率稳定特性很好。上面的Tf表示谐振频率温度系数：、；△f表示谐振频偏；T表示温度。

图2中的谐振频率的品质因数Q值，随频率的升高，Q值会下降，到频率10GHZ后，Q值降到1000以下，随着频率的继续升高，Q值会急剧下降，说明此配方介质陶瓷可以用到谐振频率10GHZ以下的谐振电路中是比较合适。

图3中的品质因数Q至于烧结温度的关系曲线图说明或去搞Q制的事宜温度在1260℃左右，且又有很宽的烧结范围。且该介质陶瓷适合低温烧结，烧结温度不宜太高。

Claims

1.一种L波段用环保型微波介质陶瓷，制造原料中含有：钛酸钡（BaTiO₃），三氧化二钕（Nd₂O₃），二氧化钛（ TiO₂），三氧化二钐（ Sm₂O₃），氧化锌（ ZnO），二氧化锡（ SnO₂），三氧化二镧（ La₂O₃），三氧化二钴（ CO₂O₃）和五氧化二钒（V₂O₅）以及微量添加物，其特征是:所述微量添加物是碳酸锂（LiCO₃）组分，各组分的含量的重量百分比为：

钛酸钡23%～35% ；三氧化二钕20%～32% ；

二氧化钛 22%～30%；三氧化二钐16%～22%；

氧化锌 1%～3%；二氧化锡 0.5%～2.2%；

三氧化二镧0.4%～1.3 %；三氧化二钴0～1%；

五氧化二钒0%～2 %；微量添加物 0.2%～3 %；

将上述组分经过称量、混合球磨、煅烧、粉碎、造粒、成型、装钵、排胶和烧结的固相反应工序烧制成微波介质陶瓷。