CN103964847B - 一种片式多层陶瓷电容器用低损耗微波介质陶瓷材料 - Google Patents

一种片式多层陶瓷电容器用低损耗微波介质陶瓷材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种片式多层陶瓷电容器用低损耗微波介质陶瓷材料，其化学式为Zn3(Nb0.8Ta0.2)2O8，采用化学原料ZnO、Nb2O5、Ta2O5，于900℃煅烧合成前驱体，于1100～1180℃烧结。本发明通过使用Ta5+对Nb5+进行了少量取代，有效提高了其品质因数(60,823～98,700GHz)，其烧结温度为：1100～1180℃，介电常数为20～24，谐振频率温度系数为-40～-37×10-6/℃。此外，本发明制备工艺简单，过程无污染，具有广阔的应用前景。

Description

一种片式多层陶瓷电容器用低损耗微波介质陶瓷材料
技术领域
本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种片式多层陶瓷电容器用低损耗微波介质陶瓷材料。
背景技术
片式多层陶瓷电容器(MLCC)是三大无源电子元器件之一，它与片式电阻器、片式电感器构成电子信息产业不可或缺的基础被动元件，它诞生于上世纪60年代，最先由美国公司研制成功，后来在日本公司(如Murata、TDK、太阳诱电等)迅速发展及产业化，至今依然在全球MLCC领域保持优势，主要表现为生产出MLCC具有高可靠、高精度、高集成、高频率、智能化、低功耗、大容量、小型化和低成本等特点。而其中高频化是其发展的重点之一，这也就要求配套使用的电子元器件具有高的品质因数(Qf值)。与此同时随着MLCC需求量的急剧增大，为降低成本，MLCC生产企业大多使用Ag/Pd合金做为系统电极，这就对陶瓷材料的烧结温度提出了要求。
Zn3Nb2O8微波介质陶瓷具有合适的烧结温度(<1200℃)，但其品质因数(60100GHz)相对较低，本发明通过使用Ta5+对Nb5+进行了少量取代，有效提高了其品质因数(98733GHz),制备出了应用于MLCC的微波介质陶瓷材料。
发明内容
本发明的目的，在于有效提高制品的品质因数，提供一种片式多层陶瓷电容器用低损耗微波介质陶瓷材料及其制备方法。
本发明通过如下技术方案予以实现。
一种片式多层陶瓷电容器用低损耗微波介质陶瓷材料，其化学式为Zn3(Nb0.8Ta0.2)2O8；
该片式多层陶瓷电容器用低损耗微波介质陶瓷材料的制备方法，具有以下步骤：
(1)将化学原料ZnO、Nb2O5、Ta2O5分别按Zn3(Nb0.8Ta0.2)2O8化学计量比称量配料；
(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2～6小时，再将球磨后的原料于红外干燥箱中烘干，过筛；
(3)将步骤(2)过筛后混合均匀的粉料于900℃煅烧，保温4小时合成前驱体；
(4)在步骤(3)的前驱体中外加质量百分比为0.95～1.35％聚乙烯醇，放入球磨罐中，再加入氧化锆球和去离子水，球磨5～10小时，烘干后过筛，再用粉末压片机压力成型为坯体；
(5)将坯体于1100～1180℃烧结，保温4～6小时，制成片式多层陶瓷电容器用低损耗微波介质陶瓷材料；
(6)采用网络分析仪测试微波介质陶瓷材料的微波介电性能。
所述步骤(1)的化学原料的纯度大于99.9％。
所述步骤(4)的粉末压片机以5～9MPa的压力成型，坯体为Φ10mm×5mm的圆柱体。
所述步骤(5)优选的烧结温度为1160℃。
本发明的MLCC用低损耗微波介质陶瓷材料，通过使用Ta5+对Nb5+进行了少量取代，有效提高了其品质因数(60,823～98,700GHz)，其烧结温度为：1100～1180℃，介电常数为20～24，谐振频率温度系数为-40～-37×10-6/℃。此外，本发明制备工艺简单，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ZnO、Nb2O5、Ta2O5制备Zn3(Nb0.8Ta0.2)2O8微波介质陶瓷，具体实施例如下。
实施例1
1)将ZnO、Nb2O5、Ta2O5分别按摩尔比3:0.8:0.2称量配料；
2)将混合后将原料加入尼龙罐中，球磨7小时；再将球磨后的原料置于红外干燥箱中烘干、过筛；
3)将过筛后混合均匀的粉料于900℃煅烧，保温4小时，合成前躯体；
4)在合成的前躯体中外加质量百分比为1.15％聚乙烯醇放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水球磨6小时后烘干过筛；再用粉末压片机以8MPa的压力压成Φ10mm×5mm的圆柱型坯体；
5)将圆柱型坯体于1160℃烧结，保温6小时；
6)采用网络分析仪测试实施例1的微波介电性能；获得其性能如下：
介电常数为：23.4
品质因数为：98733GHz
谐振频率温度系数为：-38.9×10-6
实施例2～5的制备过程与实施例1基本相同，区别在于烧结温度的不同；实施例2～5的具体烧结温度与其相关的介电性能详见表1。
表1

Claims (4)

1.一种片式多层陶瓷电容器用低损耗微波介质陶瓷材料，其化学式为Zn3(Nb0.8Ta0.2)2O8；
该片式多层陶瓷电容器用低损耗微波介质陶瓷材料的制备方法，具有以下步骤：
(1)将化学原料ZnO、Nb2O5、Ta2O5分别按Zn3(Nb0.8Ta0.2)2O8化学计量比称量配料；
(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2～6小时，再将球磨后的原料于红外干燥箱中烘干，过筛；
(3)将步骤(2)过筛后混合均匀的粉料于900℃煅烧，保温4小时合成前驱体；
(4)在步骤(3)的前驱体中外加质量百分比为0.95～1.35％聚乙烯醇，放入球磨罐中，再加入氧化锆球和去离子水，球磨5～10小时，烘干后过筛，再用粉末压片机压力成型为坯体；
(5)将坯体于1100～1180℃烧结，保温4～6小时，制成片式多层陶瓷电容器用低损耗微波介质陶瓷材料；
(6)采用网络分析仪测试微波介质陶瓷材料的微波介电性能。
2.根据权利要求1所述的一种片式多层陶瓷电容器用低损耗微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述步骤(1)的化学原料的纯度大于99.9％。
3.根据权利要求1所述的一种片式多层陶瓷电容器用低损耗微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述步骤(4)的粉末压片机以5～9MPa的压力成型，坯体为Φ10mm×5mm的圆柱体。
4.根据权利要求1所述的一种片式多层陶瓷电容器用低损耗微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述步骤(5)优选的烧结温度为1160℃。
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