CN102093053A - 一种新型中温烧结微波介质陶瓷材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型中温烧结微波介质陶瓷，原料组分及其摩尔百分比含量为ZnTiTa₂O₈。制备步骤：(1)配料(2)一次球磨、烘干(3)于800℃预烧、合成熔块；(4)二次球磨、烘干并压制成型；(5)于1100～1200℃烧结2～6小时。本发明制备工艺简单，烧结温度低、介电常数为36～41、品质因数高(46,000～65,000GHz)、同时温度稳定性好(-24.58～7.59×10^-6/℃)。

Description

一种新型中温烧结微波介质陶瓷材料

技术领域

本发明属于电子信息材料与元器件领域，尤其涉及一种以ZnTiTa₂O₈为化学式的新型中温烧结微波介质陶瓷材料。

技术背景

微波介质陶瓷为现代移动通讯、卫星通讯和军用雷达所用谐振器、滤波器、介质基板等微波元器件的关键材料。随着电子信息技术不断向高频化和数字化方向发展，对元器件的小型化，集成化以至模块化的要求也越来越迫切。因此追求高品质因数、高介电常数、近零或可调温度系数以及低的烧结温度为当前微波介质陶瓷材料的研究热点。

随着电子陶瓷材料的不断发展，为满足不同应用，各种性能优异的新体系材料也不断涌现。铌/钽酸盐系陶瓷材料以其优异的介电性能近年来受到了研究者的广泛关注，针对不同体系，不同性能要求，国内外研究者开展了大量的研究工作，已取得不同程度的进展。ZnTiTa₂O₈为锰钽矿结构微波介质陶瓷材料，其结构及性能国内外还未见报道。本发明采用传统固相法，制备出了中温烧结的ZnTiTa₂O₈微波介质陶瓷，并测试了其微波介电性能。

发明内容

本发明的目的是适应电子信息技术不断向高频化和数字化方向发展需要，提供一种温度稳定性高、中介电常数、高Qf值的新型中温烧结的ZnTiTa₂O₈微波介质陶瓷。

本发明通过如下技术方案予以实现。

本发明新型中温烧结微波介质陶瓷材料，原料组分及其摩尔百分比含量为ZnTiTa₂O₈。

其制备步骤如下：

(1)将原料ZnO、Ta₂O₅、TiO₂分别按ZnTiTa₂O₈的化学计量比称量配料；

(2)将上述配置好的化学原料混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，原料∶去离子水∶锆球的质量比为1∶1∶1.2，球磨1～8小时，将球磨后的原料于红外干燥箱中烘干，过筛；

(3)将步骤(2)混合均匀的粉料在800℃煅烧3小时合成熔块；

(4)将步骤(3)熔块中加入0.35～0.75％聚乙烯醇放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨4～12小时，烘干后过筛，再用粉末压片机压制成Φ10mm×5mm的圆柱型坯体；

(5)将步骤(4)圆柱型坯体于1100～1200℃烧结2～6小时，制得ZnTiTa₂O₈微波介质陶瓷；

(6)用网络分析仪测试微波介质陶瓷的微波介电性能。

所述步骤(1)的原料为纯度大于99.9％的分析纯原料。

所述步骤(2)的球磨设备为行星式球磨机，转速为400r/min。

所述步骤(2)的球磨后的原料于红外干燥箱中80～120℃烘干。

所述步骤(4)的坯体为Φ10mm×5mm的圆柱型坯体，压片机的表压力为6～10MPa。

本发明的有益效果是，提供了一种中温烧结的ZnTiTa₂O₈微波介质陶瓷，其烧结温度低，为1100～1200℃，介电常数为36～41，品质因数高，为46,000～65,000GHz，温度稳定性好，谐振频率温度系数为-24.58～7.59×10^-6/℃。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

本发明采用纯度大于99.9％的分析纯原料，依ZnTiTa₂O₈的化学计量比进行配料、混合，按混合原料∶去离子水∶锆球的质量比为1∶1∶1.2的比例加入尼龙球磨罐中，在转速为400r/min行星式球磨机上球磨1～8小时，在1500W红外干燥箱中于80～120℃烘干；于800℃预烧3h，制得熔块；在此熔块中加入质量百分比为0.35～0.75％聚乙烯醇放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨4～12小时，烘干后过筛，再用粉末压片机以6～10MPa的压力压制成Φ10mm×5mm的圆柱型坯体；将圆柱型坯体于1100～1200℃烧结2～6小时，制得微波介质陶瓷。

本发明具体实施例的原料配比为：6.7460克ZnO、36.6307克Ta₂O₅、6.6233克TiO₂。

上述实施例的相关工艺参数和微波介电性能的测试结果详见表2。

表2

本发明实施例的检测方法如下：

1.样品的直径和厚度使用千分尺进行测量。

2.借助Agilent 8720ES网络分析仪，采用开式腔平行板法测量所制备圆柱形陶瓷材料的介电常数，将测试夹具放入ESPEC MC-710F型高低温循环温箱进行谐振频率温度系数的测量，温度范围为25-85℃测试频率在7-8.5GHz范围内。

3.采用闭式腔法测量所制备圆柱形陶瓷样品的品质因数，测试频率在5-6.5GHz范围内。

本发明并不局限于上述实施例，很多细节的变化是可能的，但这并不因此违背本发明的范围和精神。

Claims (5)

1.一种新型中温烧结微波介质陶瓷材料，原料组分及其摩尔百分比含量为ZnTiTa₂O₈；

其制备步骤如下：

(1)将原料ZnO、Ta₂O₅、TiO₂分别按ZnTiTa₂O₈的化学计量比称量配料；

(2)将上述配置好的化学原料混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，原料∶去离子水∶锆球的质量比为1∶1∶1.2，球磨1～8小时，将球磨后的原料烘干，过筛；

(3)将步骤(2)混合均匀的粉料在800℃煅烧3小时合成熔块；

(4)将步骤(3)熔块中加入0.35～0.75％聚乙烯醇放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨4～12小时，烘干后过筛，再用粉末压片机压制成Φ10mm×5mm的圆柱型坯体；

(5)将步骤(4)圆柱型坯体于1100～1200℃烧结2～6小时，制得ZnTiTa₂O₈微波介质陶瓷；

(6)用网络分析仪测试微波介质陶瓷的微波介电性能。

2.根据权利要求1的新型中温烧结微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述步骤(1)的原料为纯度大于99.9％的分析纯原料。

3.根据权利要求1的新型中温烧结微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述步骤(2)的球磨设备为行星式球磨机，转速为400r/min。

4.根据权利要求2的新型中温烧结微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述步骤(2)的球磨后的原料于红外干燥箱中80～120℃烘干。

5.根据权利要求2的新型中温烧结微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述步骤(4)的坯体为Φ10mm×5mm的圆柱型坯体，压片机的表压力为6～10MPa。