[发明专利]一种氧化镍掺杂铌钛酸锌微波介质陶瓷及其制备方法

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，尤其涉及一种(Zn_1-xNi_x)TiNb₂O₈体系的微波介质陶瓷及其制备方法。 

背景技术

微波介质陶瓷是近几十年来发展起来的一种新型功能陶瓷材料。它主要是指应用于微波频率（300ＭＨｚ～30ＧＨｚ频段）电路中，作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料，是制造微波介质滤波器和谐振器等器件的关键材料。它具有高介电常数、低介电损耗、低谐振频率温度系数等优良性能，适于制造多种微波元器件，可以满足微波电路小型化、低成本、高可靠性和集成化的需求。微波介质陶瓷现已成为高技术陶瓷研究的重点项目之一，这主要归功于其能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。微波介质陶瓷所要求的主要介电性能为介电常数、介电损耗、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。微波介质陶瓷存在多种分类方法，其中根据介电常数的大小，微波介质陶瓷可分为三大类：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。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/℃。但现有技术的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,介电性能也会有明显的下降；(2)τ_f较负,温度稳定性不够好；(3)介电常数较低，可适当的通过元素掺杂获得理想的介电常数。 

发明内容