[发明专利]氧化钴掺杂铌钛酸锌微波介质陶瓷

说明书

技术领域

本发明是关于以成分为特征的陶瓷组合物，尤其涉及(Zn_1-xCo_x)TiNb₂O₈-1wt.%BaCu（B₂O₅）（简称BCB）体系的微波介质陶瓷。

背景技术

微波介质陶瓷（MWDC）是指应用于微波频段(主要是UHF、SHF频段，300MHz～300GHz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，是近年来国内外对微波介质材料研究领域的一个热点方向。这主要是适应微波移动通讯的发展需求。微波具有波长短、方向性强等特点，因此很适合雷达等用来发现和跟踪目标。此外，微波的频率高（0.3~3000GHz）、频带宽、信息容量大、穿透能力强，被广泛应用于各种通信业务，包括微波多路通信、微波中继通信、散射通信、移动通信和卫星通信。微波介质陶瓷是指用于微波频段电路中以实现一种或多种功能的陶瓷。它所要求的主要介电性能为介电常数、损耗、谐振频率温度系数。微波介质陶瓷材料是谐振器、滤波器、双工器、天线、稳频振荡器、波导传输线等器件的重要组成元件，此类器件可广泛应用于个人便携式移动电话、微波基地站、车载电话、卫星通讯、军用雷达等领域。根据介电常数的大小，微波介质陶瓷可以分为三大类：1、低介电常数微波介质陶瓷，一般其ε_r<20，此类微波介质陶瓷主要包括A1₂O₃、MgTiO₃、Y₂BaCuO₅、Mg₂SiO₄、Mg₂TiO₄、Zn₂SiO₄、MgA1₂O₄等，这类陶瓷主要应用于微波基板和高端微波元件；2、中介电常数微波介质陶瓷，一般其20<ε_r<70，此类微波介质陶瓷主要包括BaO-TiO₂体系、Ln₂O₃-TiO₂体系、钙基或钡基复合钙钛矿、（Zr，Sn）TiO₄、MO-Ln₂O₃-TiO₂(M=Ba，Sr，Ca；Ln=La，Nd，Sm)体系等,这类微波介质陶瓷主要应用于卫星通信和移动通信基站；3、高介电常数微波介质陶瓷，一般其ε_r>70，此类微波介质陶瓷主要包括TiO₂、CaTi0₃、BaO-Ln₂O₃-TiO₂、(Li_1/2Ln_1/2)TiO₃、CaO-Li₂O-Ln₂O₃-TiO₂和铅基复合钙钛矿等，这类陶瓷主要应用于微波介质谐振器和滤波器上。微波具有波长短、方向性强等特点，因此很适合雷达等用来发现和跟踪目标。此外，微波的频率高（0.3~3000GHz）、频带宽、信息容量大、穿透能力强，被广泛应用于各种通信业务，包括微波多路通信、微波中继通信、散射通信、移动通信和卫星通信。微波介质陶瓷是可以在微波波段下使用的介质材料，具有较高的介电常数，可以实现电子线路的小型化需求，较高的品质因数，能够减少能量损失，同时延长设备的使用寿命，接近于零的谐振频率温度系数，可以使得电路具有良好的稳定性。不同的需求对介电常数的需求不同，因此希望通过适当的调整配方，在保证品质因数、谐振频率温度系数的前提下，获得一系列的介电常数是必要的。

ZnTiNb₂O₈为锰钽矿结构，属于正交晶系，晶格参数为1250℃烧结时其微波性能为：ε_r=34，Q×f＝42500，τ_f＝-52ppm/℃。因此ZnTiNb₂O₈体系微波介质陶瓷作为微波介质材料主要存在以下几个问题：(1)烧结温度偏高,通过掺杂烧结助剂降低烧结温度后,介电性能会有明显的下降；(2)τ_f较负,温度稳定性不够好；(3)瓷体与金属内电极如银的兼容性能不够好，需采用钯比例较高的银钯电极。