CN1557770A - 一种低损耗微波介质陶瓷 - Google Patents

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陈湘明
刘小强
肖洋
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Abstract

本发明的低损耗微波介质陶瓷是以SrO、Re2O3及Ga2O3组合而成的表达式为xSrO·yRe2O3·zGa2O3的微波介质陶瓷，其中，Re是La或Nd，各成分的含量分别是：设SrO的含量为x，Re2O3的含量为y，Ga2O3的含量为z，45.0摩尔％≤x≤55.0摩尔％，20.0摩尔％≤y≤30.0摩尔％，20.0摩尔％≤z≤30.0摩尔％，x+y+z＝100％。该微波介质陶瓷的介电常数为18－23，Qf值高达65,000～218,000GHz，同时具有近零谐振频率温度系数。

Description

一种低损耗微波介质陶瓷
                          技术领域
本发明涉及用于介质谐振器、滤波器及振荡器等微波通讯系统中的微波介质陶瓷。
                          背景技术
近年来，随着移动通讯与卫星通讯技术的迅速发展，对介质谐振器与滤波器等微波元器件用的微波介质陶瓷的需求正在日益增长。
数据移动通讯与卫星通讯的迅速发展，对低损耗微波介质陶瓷提出迫切的要求。其基本性能要求为：介电常数ε＝18-23，品质因数Qf＞60,000GHz，谐振频率温度系数τf＝0±10ppm/℃。
另一方面，虽然目前已有Ba(Mg1/3Ta2/3)O3、CaTiO3-MgTiO3等低损耗微波介质陶瓷，但前者烧结温度高、制备困难、品质因数与温度系数随制备条件变化较大，而后者存在Qf值偏低的缺点。
                        发明内容
本发明的目的是提供一种介电常数为18-23、同时具有低损耗(Qf＞60,000GHz)与良好的温度稳定性的微波介质陶瓷。
本发明的低损耗微波介质陶瓷是以SrO、Re2O3及Ga2O3组合而成的表达式为xSrO.yRe2O3.zGa2O3的微波介质陶瓷，其中，Re是La或Nd，各成分的含量分别是：
  设SrO的含量为x                45.0摩尔％≤x≤55.0摩尔％，
  Re2O3的含量为y              20.0摩尔％≤y≤30.0摩尔％，
  Ga2O3的含量为z              20.0摩尔％≤z≤30.0摩尔％，
  x+y+z＝100％。
低损耗微波介质陶瓷优选成分的含量为：SrO＝50摩尔％，Nd2O3＝25摩尔％，Ga2O3＝25摩尔％。
发明的低损耗微波介质陶瓷可按下述方法制备而成。
首先，将纯度为99.9％以上的SrCO3、La2O3或Nd2O3及Ga2O3按一定的比例用湿式球磨法混合24小时(溶剂为蒸馏水)，烘干后在1150-1250℃、大气气氛中予烧3小时。然后，在予烧粉末中添加粘结剂并造粒后，通过单轴压力成形在1000kg/cm2的压力下制备出直径12mm、厚度3-6mm的陶瓷坯体，最后在1250-1400℃、大气气氛中烧结3小时以制备所需的微波介质陶瓷。
用粉末X线衍射法对烧结后的陶瓷试样进行物相分析，而用圆柱介质谐振器法在10GHz进行微波介电性能的评价。
本发明提供了具有低损耗与近零谐振频率温度系数，同时介电常数为18-23的低损耗微波介质陶瓷。而利用本发明提供的低损耗微波介质陶瓷，可使介质谐振器与滤波器等微波元器件适合更高频率与更大功率的应用。同时，本发明提供的陶瓷亦可应用于高频陶瓷电容器、温度补偿陶瓷电容器或微波基板等。因此，本发明在工业上有着极大的价值。
                         具体实施方式
表1示出了构成本发明的各组成关系的几个具体实例及其微波介电性能。
表1
  SrO含量，(摩尔％)  La2O3含量，y(摩尔％)  Nd2O3含量，y(摩尔％)  Ga2O3含量，z(摩尔％)    ε      Qf(GHz)      τf(ppm/℃)
    45     30     0     25     21     75,000     -10
    50     25     0     25     20     150,000     -7
    50     20     0     30     18     95,000     -8
    50     30     0     20     19     87,000     -8
    55     20     0     25     20     65,000     -10
    45     0     30     25     23     90,500     +9
    50     0     25     25     22     218,000     +7
    55     0     20     25     21     76,000     +10
从表1可知，在本发明的陶瓷体系中，随着SrO与Re2O3(Re＝La或Nd)含量的增加与Ga2O3含量的减少，介电常数趋于增加。而在Re2O3含量＝Ga2O3含量时，Qf值(Q为品质因数即介电损耗的倒数，f为谐振频率)取最大值、同时谐振频率温度系数τf取最小值，随着成分偏离该值，Qf值趋于减小、τf值趋于增大。试验表明，当x＜45.0摩尔％或x＞55.0摩尔％，y＜20.0摩尔％或y＞30.0摩尔％，z＜20.0摩尔％或z＞30.0摩尔％时，Qf值将小于60,000GHz，且谐振频率温度系数将偏大(τf＜-10ppm/℃或τf＞+10ppm/℃)。因此，本发明的成分范围定为45.0摩尔％≤x≤55.0摩尔％，20.0摩尔％≤y≤30.0摩尔％，20.0摩尔％≤z≤30.0摩尔％。
在实施例的所有成分中，SrO＝50摩尔％、Nd2O3＝25摩尔％、Ga2O3＝25摩尔％的成分点具有最佳的微波介电性能：ε＝22，Qf＝218,000GHz，τf＝+7ppm/℃。

Claims (2)

1.一种低损耗微波介质陶瓷，其特征在于它是以SrO、Re2O3及Ga2O3组合而成的表达式为xSrO.yRe2O3.zGa2O3的微波介质陶瓷，其中，Re是La或Nd，各成分的含量分别是：
设SrO的含量为x        45.0摩尔％≤x≤55.0摩尔％，
  Re2O3的含量为y    20.0摩尔％≤y≤30.0摩尔％，
  Ga2O3的含量为z    20.0摩尔％≤z≤30.0摩尔％，
x+y+z＝100％。
2.根据权利要求1所述的低损耗微波介质陶瓷，其特征在于各成分的含量为：SrO＝50摩尔％，Nd2O3＝25摩尔％，Ga2O3＝25摩尔％。
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