[发明专利]一种镁锆锡铌系微波介质陶瓷

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，特别涉及一种以镁锆铌系微波介质陶瓷为基础，用锡离子取代锆离子，来制备高品质因数镁锆锡铌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。微波介质陶瓷对于制造更小的器件和提高微波集成电路的封装密度非常有效。用于制作介质谐振器、滤波器等器件的介质陶瓷，须满足以下条件：较高的相对介电常数(ε_r)以实现器件的小型化和提高集成度，较低介电损耗(介电损耗正切角tanδ)以提高选频特性，趋近于零的谐振频率温度系数(τ_f)以提高温度稳定性。

一种新型单斜晶系钨锰铁矿结构ABNb₂O₈陶瓷体系由于具有良好的微波介电性能引起人们的广泛关注，晶体结构对称性及空间群为P2/c(13)。MgZrNb₂O₈系陶瓷其介电常数约为10，品质因数为58500GHz,谐振频率温度系数为-31.5ppm/℃。本发明采用传统固相法，制备出介电常数，品质因数更高的MgZr_1-xSn_xNb₂O₈微波介质陶瓷，其介电常数为24.9134，品质因数达94014.2GHz，谐振频率温度系数为-43.9345ppm/℃，烧结温度为1260℃，可在毫米波电路中获得应用。

发明内容

本发明的目的，是为进一步提高镁锆铌(MgZrNb₂O₈)系微波介质陶瓷的微波介电性能，以MgO、ZrO₂、SnO₂、Nb₂O₅为主要原料，制备出一种具有优越微波介电性能的新型镁锆锡铌系微波介质陶瓷：MgZr_1-xSn_xNb₂O₈微波介质陶瓷,，其中0.1≤x≤0.3。

本发明通过如下技术方案予以实现，具有以下步骤：

(1)将MgO、ZrO₂、SnO₂、Nb₂O₅原料，按化学式MgZr_1-xSn_xNb₂O₈，其中0.1≤x≤0.3进行配料，将粉料放入球磨罐中，加入氧化锆球，在球磨机上球磨10小时；

(2)将步骤(1)球磨后的原料置于110℃温度条件下烘干，待样品原料干燥后，过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；

(3)将步骤(2)混合均匀的粉料于1050℃预烧3小时；

(4)在步骤(3)预烧后的陶瓷粉料放入球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，在球磨机上球磨10小时；烘干后在陶瓷粉料中外加8％重量百分比的石蜡进行造粒，过60目筛，再用粉末压片机压制成型为坯体；

(5)将在步骤(4)的坯体于1240℃-1280℃烧结，保温4小时，制得高性能镁锆锡铌系微波介质陶瓷。

所述步骤(1)的MgO、ZrO₂、SnO₂、Nb₂O₅原料的质量纯度大于99.9％。

所述步骤(1)、步骤(4)球磨工艺的原料、去离子水与磨球的质量比为2:16:15。

所述步骤(1)、步骤(4)的球磨机为行星式球磨机。

所述步骤(1)的x＝0.15。

所述步骤(4)的粉末压片机的压力为6Mpa。

所述步骤(4)的坯体直径为10mm，厚度为5mm。

所述步骤(5)的烧结温度为1260℃，保温时间4小时。

本发明以MgZrNb₂O₈微波介质陶瓷为基础，用Sn离子对Zr离子进行一定含量的取代，成功地获得了微波介电性能较高的微波介质陶瓷:品质因数达到94014.2GHz，介电常数为24.9134，谐振频率温度系数为-43.9345ppm/℃。本发明的制备工艺简单，过程无污染，微波介电性能优异，是一种很有前途的毫米波电路微波介质材料。

具体实施方式