CN1317226C - 低介电常数微波介质陶瓷材料 - Google Patents

低介电常数微波介质陶瓷材料 Download PDF

Info

Publication number
CN1317226C
CN1317226C CNB2005100194205A CN200510019420A CN1317226C CN 1317226 C CN1317226 C CN 1317226C CN B2005100194205 A CNB2005100194205 A CN B2005100194205A CN 200510019420 A CN200510019420 A CN 200510019420A CN 1317226 C CN1317226 C CN 1317226C
Authority
CN
China
Prior art keywords
ceramic material
mol
microwave
equal
present
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2005100194205A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1765820A (zh
Inventor
吕文中
朱建华
梁飞
汪小红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CNB2005100194205A priority Critical patent/CN1317226C/zh
Publication of CN1765820A publication Critical patent/CN1765820A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1317226C publication Critical patent/CN1317226C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

低介电常数微波介质陶瓷材料，属于微波介质陶瓷材料，目的是其具有低损耗与良好的温度稳定性，同时介电常数低于10。本发明为表达式为uZnO-vSiO2-wTiO2的固溶体介质陶瓷，其中58.0mol.%≤u≤69.0mol.%，28.0mol.%≤v≤35.0mol.%，3.0mol.%≤w≤7mol.%，其主晶相为Zn2SiO4，副相为TiO2。本发明的微波介质陶瓷材料，介电常数在7～8之间，突破了传统低介电常数微波介质陶瓷介电常数一般高于20的界限，同时具有低的微波介电损耗和较小的谐振频率温度系数，可用于通讯系统中的介质天线、介质基板等微波元器件。

Description

低介电常数微波介质陶瓷材料
技术领域
本发明属于微波介质陶瓷材料，特别涉及通讯系统中的介质天线、介质基板等微波元器件用的低介电常数微波介质陶瓷材料。
背景技术
近年来，由于低介电常数微波介质陶瓷材料能用于制作微波通讯系统和微波电路中的介质天线、介质基板和其它关键器件，所以在商业上和军事上得到广泛的应用。这些应用对低介电常数微波介质陶瓷材料的要求是：(1)一定的介电常数(εr)；(2)低损耗(即高的品质因数或Q*f(GHz)值)；(3)趋于零的谐振频率温度系数(TCf)，用以保证器件在温度波动时具有很好的稳定性。这些要求极大地限制了大部分陶瓷材料应用于实际器件。目前虽然已开发出一系列的低介电常数微波介质陶瓷材料，如MgTiO3-CaTiO3和Ba(Zn1/3Nb2/3)O3等，但其介电常数一般都在20以上，而介电常数低于10的微波介质陶瓷材料还很少。
发明内容
本发明提供一种低介电常数微波介质陶瓷材料，目的是其具有低损耗与良好的温度稳定性，同时介电常数低于10。
本发明的低介电常数微波介质陶瓷材料，其为表达式为uZnO-vSiO2-wTiO2的固溶体介质陶瓷，其中58.0mol.％≤u≤69.0mol.％，28.0mol.％≤v≤35.0mol.％，3.0mol.％≤w≤7mol.％，其主晶相为Zn2SiO4，副相为TiO2。
所述的低介电常数微波介质陶瓷材料，其进一步特征在于所述各成分的含量为：61.0mol.％≤u≤66.0mol.％，30.0mol.％≤v≤34.0mol.％，4.0mol.％≤w≤5.5mol.％。
本发明所提供的微波介质陶瓷材料是以ZnO-SiO2-TiO2为主料，通过添加CaTiO3而成，主要应用于微波元器件。在主料中掺入0.2～5wt.％的CaTiO3后，能够在一定范围内调节主料的介电常数，并且能将TCf值调到近似为0ppm/℃。同时由于ZnO-SiO2-TiO2的烧结温区比较窄，通过添加副组分CaTiO3，可以在1250～1300℃之间调节烧结温度可以得到很大范围内的优良的介电性能。
本发明的微波介质陶瓷材料可按下述方法制备而成：
(1)主料按所述u、v、w的摩尔比称量原料uZnO，v SiO2，w TiO2为起始原料，混合后用去离子水和锆球在行星球磨机中球磨3～6小时；
(2)混合物在75～120℃下干燥8～12小时；
(3)在1100～1200℃下预烧2～4个小时，所得ZnO-SiO2-TiO2简称ZST；
(4)在上述步骤进行的同时或分时，将50.0mol％的CaCO3和50.0mol％的TiO2作为副组分的起始原料，混合后用去离子水和锆球在行星球磨机中球磨3～6小时；
(5)上述混合物在75～120℃下干燥8～12小时；
(6)再在1050～1150℃下预烧2～4个小时，所得CaTiO3简称CT；
(7)然后，将步骤(6)预烧后的CT按0.2～5wt.％添加到步骤(3)预烧后的ZST中，CaTiO3的优选掺入量为0.3～1.0wt.％；混合物用去离子水和锆球在行星球磨机中球磨3～6小时；
(8)干燥后添加粘合剂并造粒，在1000kg/cm2的压力下加压成型，制备出直径20mm、厚度8～10mm的陶瓷坯体；
(9)采用温度在1250～1300℃的范围内的一系列烧结工艺，烧结2～4个小时。
为了测量样品的介电性能，首先将圆柱状陶瓷样品在1200目SiC砂纸上打磨，然后将其用超声波在酒精中清洗。采用开式腔法用微波频率的横向电场(TE011模)分析样品的介电性能，测试频率在6.5～8GHz。通过测量介质谐振器的谐振频率随温度的变化率得到样品的谐振频率温度系数，测量的温度范围为25～75℃。用X射线衍射分析(XRD)对烧结后的陶瓷样品进行物相分析，结果表明其主晶相为Zn2SiO4，此外还有少量副相的TiO2。
本发明的微波介质陶瓷材料，其介电常数在7～8之间，介电常数低于10，突破了传统低介电常数微波介质陶瓷介电常数一般高于20的界限，同时具有低的微波介电损耗和较小的谐振频率温度系数。本发明提供的微波介质陶瓷材料，可用于通讯系统中的介质天线、介质基板等微波元器件。
具体实施方式
表1示出构成本发明的各成分含量的几个具体实例及其相应的微波介电性能。
表1：CT添加到ZST材料的烧结温度和介电性能
  u(mol.％)   v(mol.％)   w(mol.％)   CT添加量(wt％)   烧结温度(℃)/保温时间(h)   密度(g/cm3)   εr   Qf(GHz)   TCf(ppm/℃)
  58.0   35.0   7.0   0   1300/3   3.57   7.14   8400   53.5
  58.0   35.0   7.0   0.5   1290/3   3.72   7.33   7600   60.2
  60.0   35.0   5.0   0   1290/3   3.68   7.06   16700   6.7
  60.0   35.0   5.0   0.2   1270/3   3.77   7.12   14800   9.8
  61.0   33.5   5.5   0.3   1290/3   3.81   7.72   21100   11.4
  62.0   34.0   4.0   0.7   1270/3   3.84   7.66   18500   4.8
  63.6   31.8   4.6   0   1300/3   3.79   7.16   22300   -8.5
  63.6   31.8   4.6   0   1270/3   3.22   -   -   -(未成瓷)
  63.6   31.8   4.6   0.2   1270/3   3.93   7.68   15600   -2.4
  63.6   31.8   4.6   0.5   1270/3   3.95   7.72   14500   -0.4
  63.6   31.8   4.6   2.5   1270/3   4.06   7.92   10800   8.6
  63.6   31.8   4.6   5.0   1250/3   4.18   8.28   6700   34.6
  65.0   30.0   5.0   0   1270/3   3.78   7.27   24100   -4.2
  65.0   30.0   5.0   0.5   1250/3   3.86   7.44   15300   1.8
  65.0   30.0   5.0   1.0   1250/3   3.88   7.49   10100   7.8
  66.0   30.0   4.0   1.0   1270/3   3.72   7.32   11000   0.4
  69.0   28.0   3.0   0   1300/3   3.64   6.88   10700   -20.7
  69.0   28.0   3.0   0.5   1270/3   3.67   7.41   8700   -13.7
陶瓷材料的介电性能在频率为6.5～8GHz下测得。如表1所示，随着ZnO含量的增加和SiO2含量的减少，陶瓷样品的介电常数升高，Qf值(Q为品质因数即介电损耗的倒数，f为谐振频率)升高，同时样品的TCf值向负值方向移动。当TiO2含量增加时，陶瓷样品的介电常数和Qf值升高，但是TCf值向正值方向移动，而且TCf值受TiO2含量的影响很大。添加CaTiO3后，陶瓷样品的密度和介电常数均有所提高，TCf值向正值方向移动，但是同时也降低了陶瓷样品的Qf值，然而，CaTiO3的掺入拓宽了ZnO-SiO2-TiO2的烧结温区，可以使ZnO-SiO2-TiO2能在1250～1300℃之间烧结成瓷，并且具有优良的微波介电性能。

Claims (2)

1.一种低介电常数微波介质陶瓷材料，其为表达式为uZnO-vSiO2-wTiO2的固溶体介质陶瓷，其中58.0mol.％≤u≤69.0mol.％，28.0mol.％≤v≤35.0mol.％，3.0mol.％≤w≤7mol.％，其主晶相为Zn2SiO4，副相为TiO2。
2.如权利要求1所述的低介电常数微波介质陶瓷材料，其特征在于所述各成分的含量为：61.0mol.％≤u≤66.0mol.％，30.0mol.％≤v≤34.0mol.％，4.0mol.％≤w≤5.5mol.％。
CNB2005100194205A 2005-09-09 2005-09-09 低介电常数微波介质陶瓷材料 Expired - Fee Related CN1317226C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100194205A CN1317226C (zh) 2005-09-09 2005-09-09 低介电常数微波介质陶瓷材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100194205A CN1317226C (zh) 2005-09-09 2005-09-09 低介电常数微波介质陶瓷材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1765820A CN1765820A (zh) 2006-05-03
CN1317226C true CN1317226C (zh) 2007-05-23

Family

ID=36741967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100194205A Expired - Fee Related CN1317226C (zh) 2005-09-09 2005-09-09 低介电常数微波介质陶瓷材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1317226C (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105036732A (zh) * 2015-08-25 2015-11-11 成都顺康三森电子有限责任公司 一种低介电损耗微波电子陶瓷材料
CN107867841A (zh) * 2016-09-22 2018-04-03 施海月 一种TiO2掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法
PL241887B1 (pl) * 2018-03-09 2022-12-19 Instytut Tech Elektronowej Taśma ceramiczna na mikrofalowe podłoża LTCC
CN110372347B (zh) * 2018-04-12 2021-10-01 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种低损耗低介电常数微波陶瓷材料及其制备方法
CN111205083B (zh) * 2020-01-19 2022-04-22 深圳振华富电子有限公司 微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN111635226B (zh) * 2020-06-28 2022-03-11 厦门松元电子股份有限公司 一种低介电常数陶瓷材料及其制备方法
CN112979297B (zh) * 2021-03-02 2022-07-01 山东国瓷功能材料股份有限公司 一种低介电常数微波介质陶瓷材料及陶瓷元器件
CN113683413B (zh) * 2021-08-17 2022-07-26 浙江大学 一种毫米波介质陶瓷

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1528705A (zh) * 2003-10-15 2004-09-15 华中科技大学 一种微波介质陶瓷及其制备方法
CN1609050A (zh) * 2003-10-23 2005-04-27 浙江大学 一种中介电常数低温烧结微波介质陶瓷及其制备方法
CN1631840A (zh) * 2004-12-31 2005-06-29 清华大学 一种低温烧结的固溶体微波介质陶瓷材料

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1528705A (zh) * 2003-10-15 2004-09-15 华中科技大学 一种微波介质陶瓷及其制备方法
CN1609050A (zh) * 2003-10-23 2005-04-27 浙江大学 一种中介电常数低温烧结微波介质陶瓷及其制备方法
CN1631840A (zh) * 2004-12-31 2005-06-29 清华大学 一种低温烧结的固溶体微波介质陶瓷材料

Also Published As

Publication number Publication date
CN1765820A (zh) 2006-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1317226C (zh) 低介电常数微波介质陶瓷材料
CN101260001A (zh) 新型高q微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN103435946A (zh) 一种聚四氟乙烯复合微波陶瓷基板的制备方法
CN111302788B (zh) 一种具有高Qf值低介电常数的陶瓷材料及其制备方法
EP0587140B1 (en) Dielectric ceramic compositions and dielectric resonators
CN111943664A (zh) 一种低烧结温度钡钐钛系微波介质陶瓷及其制备方法
CN113896530B (zh) 一种温度稳定的改性NiO-Ta2O5基微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN107311644A (zh) 一种中介电常数微波介质陶瓷及其制备方法
CN109320245B (zh) 一种微波介质陶瓷及其制备方法
CN1282624C (zh) 高介电常数微波介质陶瓷材料
CN101050102A (zh) 低介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法
WO2003097555A2 (en) Titania containing alumina ceramic and method for its manufacture
CN101381230A (zh) 低温烧结高介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN1887791A (zh) 用于高频陶瓷电容器的微波陶瓷介质及其制备方法
CN101050103A (zh) 微波介质陶瓷材料及其制备方法
KR100307886B1 (ko) 고주파용 유전체 조성물
CN1179913C (zh) 准纳米级二钡九钛氧化物微波陶瓷及其制造方法
CN112266238A (zh) 一种微波器件用的低介电常数陶瓷材料及其制备方法
CN100457679C (zh) 高性能微波介质材料的制备方法
CN113480303B (zh) 一种铝酸盐基低介微波介质陶瓷及其制备方法
CN1079384C (zh) 铅基微波介质陶瓷及其制造方法
KR100471933B1 (ko) 고 품질계수를 갖는 마이크로파 유전체 세라믹 조성물
CN116639971A (zh) 一种高储能密度的锆酸锶掺杂钛酸铜钠钙镉陶瓷及其制备方法
CN115784740A (zh) 一种高介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN117623762A (zh) 中温烧结高介电常数微波介质陶瓷材料及制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee