[发明专利]温度稳定型高Q值铌钽酸盐微波介质陶瓷及其制备方法

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，特别涉及一种温度稳定型高Q值的铌钽酸盐系微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

随着通讯技术特别是移动通信技术的快速发展，微波元器件已经很难满足通信系统高频高Q值及良好温度稳定性的应用需求，市场对应用于更高频率的介质谐振器、介质滤波器等微波元器件的需求日益旺盛。微波介质陶瓷的出现极大的推动了微波集成电路的发展，具有适宜的介电常数、高的品质因数、近零的频率温度系数的微波陶瓷材料将成为今后电子陶瓷技术研究的重要方向。ZnZr(Nb,Ta)O₈铌钽系陶瓷材料以其优异的微波介电性能受到了各国研究者的关注。这类微波介质材料具有中等介电常数和较高的品质因数，但其谐振频率温度系数较大，温度稳定性差，限制了其在微波元器件中的应用。

发明内容

本发明的目的，是克服ZnZr(Nb,Ta)O₈铌钽酸盐微波介质陶瓷温度稳定性差的缺点，通过微量掺杂CoO提高体系的品质因数，并通过添加一定量的TiO₂以获得谐振频率温度系数近零，提供一种高品质因数的新型铌钽酸盐微波介质陶瓷，可用于中介高Q值微波谐振器、微波介质基板、微波天线等微波器件的制造。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种温度稳定型高Q值铌钽酸盐微波介质陶瓷，化学式为0.43(Zn_0.85Co_0.15)ZrNbTaO₈+0.57TiO₂；

该温度稳定型高Q值铌钽酸盐微波介质陶瓷采用传统的简单固相反应法合成，步骤如下：

(1)将化学原料ZnO、CoO、ZrO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅分别按(Zn_0.85Co_0.15)ZrNbTaO₈化学计量比称量配料；

(2)将步骤(1)配制的粉料放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨6小时；再将球磨后的原料烘干，过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；

(3)将步骤(2)处理后的粉料于950℃下预烧，保温2小时，合成熔块；

(4)在步骤(3)预烧处理后的熔块中外加质量百分比为2.05％的聚乙烯醇，然后按0.43(Zn_0.85Co_0.15)ZrNbTaO₈+0.57TiO₂化学计量比加入TiO₂粉体，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨12小时，烘干，过80目筛，再用粉末压片机压成圆柱形坯体；

(5)将步骤(4)成型后的坯体于1160～1240℃烧结，保温2～6小时，制成温度稳定型高Q值铌钽酸盐微波介质陶瓷材料；

所述步骤(1)的化学原料的纯度大于99.9％。

所述步骤(2)或步骤(4)的陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1∶1∶1.5。

所述步骤(2)或步骤(4)采用行星式球磨机进行球磨，球磨机转速为600转/分。

所述步骤(2)或步骤(4)球磨后的原料于红外干燥箱中烘干，烘干温度为100℃。

所述步骤(4)的坯体为Φ10mm×5mm的圆柱体。

本发明所提供的温度稳定型高Q值铌钽酸盐微波介质陶瓷，其谐振频率温度系数近零(τ_f～0×10^-6/℃)，且属于中等介电常数的微波介质材料(35～40)，品质因数高于35,000GHz，烧结温度较低(1160～1240℃)，目前此类材料国际上还比较少见。本发明在微波通信系统有着很大的应用价值，其制备工艺简单，过程无污染，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，实例中所用原料均为市售分析纯试剂(纯度大于99.9％)，具体实施例如下。

(1)将原料ZnO、CoO、ZrO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅分别按摩尔比0.85∶0.15∶1∶1∶1称量配料；