CN102617143A - 一种新型温度稳定型微波介质陶瓷 - Google Patents

一种新型温度稳定型微波介质陶瓷 Download PDF

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李玲霞
廖擎玮
任翔
孟庆磊
吴霞宛
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Abstract

本发明公开了一种新型温度稳定型微波介质陶瓷，其原料组成及其摩尔百分比含量为Mg0.5Zn0.5TiNb2O8，采用MgO、ZnO、Nb2O5和TiO2为原料。经过配料、混合、球磨、烘干，过筛，于860℃合成熔块，再外加聚乙烯醇、球磨、烘干、过筛、压制成坯体，于1060～1180℃烧结，制得多层陶瓷电容器用微波介质陶瓷；本发明介电常数为29～33，品质因数为61,000～67,000GHz，谐振频率温度系数为-1.2～-7×10-6/℃；制备工艺简单，过程无污染，具有广阔的应用前景。

Description

一种新型温度稳定型微波介质陶瓷
技术领域
本发明涉及以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种新型温度稳定型微波介质陶瓷材料。
背景技术
发展高性能的微波器件离不开高性能微波介质材料的有力支撑，微波介质材料是决定微波器件性能的关键因素，不仅直接决定元器件的插损，也影响元器件的稳定性。这就要求微波介质材料具有低的微波介电损耗、合适的介电常数以及近零的温度系数。研究设计具有高温度稳定性的微波介质新材料是一种提高微波无源器件及系统稳定性的最有效方法，也是满足微波无源器件不断升级换代需求的突破口。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有优异的微波介电性能，尤其使谐振频率温度系数近零，能够满足微波介质陶瓷在高性能微波器件应用的新型温度稳定型微波介质陶瓷及其制备方法。
本发明一种新型温度稳定型微波介质陶瓷，其原料组成及其摩尔百分比含量为Mg0.5Zn0.5TiNb2O8，采用MgO、ZnO、Nb2O5和TiO2为原料。
制备步骤如下：
(1)将化学原料MgO、ZnO、Nb2O5和TiO2分别按Mg0.5Zn0.5TiNb2O8化学式称量配料；
(2)将步骤(1)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，球磨8～12小时，将球磨后的原料于红外干燥箱中烘干，过筛；
(3)步骤(2)混合均匀的粉料在860℃煅烧2.5小时合成熔块；
(4)在步骤(3)熔块中外加重量百分比为0.48～0.78％聚乙烯醇，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨2～4小时，烘干后过筛，再用粉末压片机压成坯体；
(5)将步骤(4)的坯体于1060～1180℃烧结，保温2～4小时，制得温度稳定型微波介质陶瓷；
(6)测试步骤(5)制得的温度稳定型微波介质陶瓷的微波介电性能。
所述步骤(1)的化学原料纯度大于99.9％。
所述步骤(4)坯体为Φ10mm×5mm的圆柱形，所述粉末压片机的压力为8～12MPa。
所述步骤(6)的测试仪为网络分析仪。
本发明的有益效果是，提供了一种Mg0.5Zn0.5TiNb2O8温度稳定型微波介质陶瓷材料，其烧结温度为1060～1180℃，介电常数为29～33，品质因数为61,000～67,000GHz，谐振频率温度系数为-1.2～-7×10-6/℃。此外，该制备工艺简单，过程无污染，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
本发明采用纯度大于99.9％的化学原料MgO、ZnO、Nb2O5和TiO2制备Mg0.5Zn0.5TiNb2O8微波介质陶瓷，具体实施方案如下：
1)将MgO、ZnO、Nb2O5和TiO2分别按摩尔比0.5∶0.5∶1∶1称量配料，混合后将原料加入尼龙罐中，球磨8～12小时；将球磨后的原料置于红外干燥箱中烘干、过筛；
2)将过筛后的原料，于850℃煅烧2.5小时，合成熔块；
3)在熔块中外加重量百分比为0.48～0.78％聚乙烯醇，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水球磨2～4小时，烘干后过筛；
4)再用粉末压片机以8～12MPa的压力压成Φ10mm×5mm的圆柱形坯体；
5)将圆柱于1060～1180℃烧结，保温2～4小时，制得温度稳定型微波介质陶瓷；
6)用网络分析仪测试其微波介电性能。
本发明具体实施例的原料配比为：0.9913克MgO、2.0017克ZnO、13.0764克Nb2O5、3.9306克TiO2。
具体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1。
表1
Figure BDA0000150532230000021
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7.81-8.32GHz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6.20-6.64GHz范围内。

Claims (4)

1.一种新型温度稳定型微波介质陶瓷，其原料组成及其摩尔百分比含量为Mg0.5Zn0.5TiNb2O8，采用MgO、ZnO、Nb2O5和TiO2为原料。
制备步骤如下：
(1)将化学原料MgO、ZnO、Nb2O5和TiO2分别按Mg0.5Zn0.5TiNb2O8化学式称量配料；
(2)将步骤(1)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，球磨8～12小时，将球磨后的原料于红外干燥箱中烘干，过筛；
(3)步骤(2)混合均匀的粉料在860℃煅烧2.5小时合成熔块；
(4)在步骤(3)熔块中外加重量百分比为0.48～0.78％聚乙烯醇，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨2～4小时，烘干后过筛，再用粉末压片机压成坯体；
(5)将步骤(4)的坯体于1060～1180℃烧结，保温2～4小时，制得温度稳定型微波介质陶瓷；
(6)测试步骤(5)制得的温度稳定型微波介质陶瓷的微波介电性能。
2.根据权利要求1的新型温度稳定型微波介质陶瓷，其特征在于，所述步骤(1)的化学原料纯度大于99.9％。
3.根据权利要求1的新型温度稳定型微波介质陶瓷，其特征在于，所述步骤(4)坯体为Φ10mm×5mm的圆柱形，所述粉末压片机的压力为8～12MPa。
4.根据权利要求1的新型温度稳定型微波介质陶瓷，其特征在于，所述步骤(6)的测试仪为网络分析仪。
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