[发明专利]一种低温烧结锌钛铌系微波介质陶瓷

说明书

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种新型的低温烧结Zn_0.5Ti_0.5NbO₄系微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

现代移动通信的迅速发展，推动着各类微波移动通信终端设备向小型化、轻量化、多功能化及低成本化的方向快速发展。以低温共烧陶瓷(low-temperatureco-firedceramic,LTCC)技术为基础的多层结构设计可有效减小器件体积，是实现元器件向小型化、集成化以及模块化的重要途径。LTCC技术采用多层结构，要求微波介质材料能与高导电率和廉价的银电极(961℃)实现共烧。因此，要求对于使用在微波元器件上的微波介质材料的烧结温度要在950℃以下。通常添加低熔点氧化物或玻璃烧结助剂以降低微波介质材料的烧结温度是最常见的一种降低烧结温度的方法。

锰钽框结构的Zn_0.5Ti_0.5NbO₄是一种具有优越微波介电性能的新型的微波介质材料，其介电常数为43，Qf值为42500GHz，谐振频率温度系数为-52ppm/℃，但是烧结温度为1200℃。其较高的烧结温度导致其不能运用于LTCC技术中。本发明采用传统固相法，在添加助熔剂的条件下，制备出低温烧结的Zn_0.5Ti_0.5NbO₄微波介质陶瓷。

因此，本发明采用传统固相法，在添加助熔剂的条件下，制备出低温烧结的Zn_0.5Ti_0.5NbO₄微波介质陶瓷，以便满足其在LTCC技术的运用。

发明内容

本发明目的，是以ZnO、TiO₂、Nb₂O₅为主要原料，外加1％-4％LBS玻璃作为烧结助剂，使锌钛铌系微波介质陶瓷烧结温度成功降低至950℃以下，同时保持其优异的微波介电性能。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种低温烧结锌钛铌系微波介质陶瓷，其组成为Zn_0.5Ti_0.5NbO₄-xLBS,其中LBS为外加烧结助剂，x为外加烧结助剂的质量百分比含量，1％≤x≤4％，；

所述LBS为50wt％Li₂CO₃–40.24wt％B₂O₃–9.76wt％SiO₂；

上述锌钛铌系微波介质陶瓷的制备方法，具有以下步骤：

(1)将ZnO、TiO₂、Nb₂O₅原料，按化学式Zn_0.5Ti_0.5NbO₄进行配料；按原料：去离子水：磨球＝1:16:15的比例加入聚酯罐中，在球磨机上球磨6～8小时；

(2)将步骤⑴球磨后的原料置于干燥箱中于80～130℃烘干，烘干后过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；

(3)将步骤⑵混合均匀的粉料在900～1000℃预烧4小时；

(4)将步骤⑶煅烧后的陶瓷粉料放入聚酯罐中，外加质量分数为x＝1％-4％的LBS与煅烧后的粉体混合，然后加入去离子水和氧化锆球，球磨6-8小时；烘干后在陶瓷粉料中外加重量百分比为6～8％的石蜡作为粘合剂进行造粒，过80目筛，再用粉末压片机成型为坯体，再将生坯于850～950℃烧结，保温2～5小时，制得锌钛铌系微波介质陶瓷；

(5)测试制得的锌钛铌系微波介质陶瓷的微波介电性能。

所述步骤(1)的ZnO、TiO₂、Nb₂O₅原料的纯度大于99.9％。

所述步骤(3)预烧温度为900℃。

所述步骤(4)的x＝2％。

所述步骤(4)的烧结温度为925℃，保温4小时。

所述步骤(4)的压片机的工作压强为7MPa，坯体规格为Φ10mm×5mm的圆柱体。