[发明专利]一种高温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，涉及一种高温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法。化学通式为NdNb_1‑x(AB)_xO₄，A＝Mg²⁺、Al³⁺、Si⁴⁺、Zr⁴⁺，B＝W⁶⁺、Mo⁶⁺，x＝0～0.07，其中AB的具体组合为Mg_1/4W_3/4,Al_1/3W_2/3,Zr_1/2W_1/2,Mg_1/4Mo_3/4,Al_1/3Mo_2/3,Zr_1/2Mo_1/2,通过固相烧结法制得。本发明采用复合掺杂，按比例将异价A、B(A＝Mg²⁺,Al³⁺,Si⁴⁺,Zr⁴⁺；B＝W⁶⁺,Mo⁶⁺)原子等价取代NdNbO₄中的Nb离子，最终制备得到有限固溶体，调节其品质因数和频率温度系数，制备方法为固相烧结法，工艺简单。本发明改善了NdNbO₄陶瓷的品质因数和温度稳定性，介电常数小于20，34000GHz≤Q×f≤60000GHz，‑42ppm/℃≤τ_f≤+10ppm/℃。

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，涉及一种高温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

继BaO-TiO₂二元陶瓷系统的微波介电性能首次报道，研究者们极力探索适用于各通信频段的微波介质陶瓷材料。作为移动通信系统中的重要部件，微波介质陶瓷按其介电常数分类可分为：高介电常数微波介质陶瓷(ε_r≥70)，中等介电常数微波介质陶瓷(30≤ε_r70)和低介电常数微波介质陶瓷(ε_r30)。

现有报道的微波介电陶瓷通常通过离子取代改性和形成复相陶瓷的方法来获得令人满意的性能。在考虑掺杂位置和取代离子的离子半径、极化率和电负性差异后，选取合适的离子对陶瓷基料取代改性可以调节其介电常数、提高品质因数和得到近零的谐振频率温度系数。而复相陶瓷主要是采用两类具有相反谐振频率温度系数的陶瓷，根据混合对数规则，以期获得高温度稳定的微波介质陶瓷。

在众多微波介质陶瓷中，稀土铌酸盐陶瓷是近年来兴起的一类ABO₄体系中的一类典型代表。其中，NdNbO₄陶瓷的微波介电性能于2006年首次报道(ε_r＝19.6、Q×f＝33000GHz、τ_f＝-24ppm/℃)，但其较低的品质因数和较大的谐振频率温度系数限制了该陶瓷的应用范围。而NdNb_1-x(AB)_xO₄(A＝Mg²⁺,Al³⁺,Si⁴⁺,Zr⁴⁺；B＝W⁶⁺,Mo⁶⁺；x＝0～0.07mol)陶瓷在1225℃～1300℃烧结下，能够使得品质因数有较大的提升且能保证较低的谐振频率温度系数，例如在1250℃烧结，ε_r＝19.2、Q×f＝55282GHz、τ_f＝-11.36ppm/℃(A＝Zr⁴⁺，B＝W⁶⁺,x＝0.04)。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为改善NdNbO₄陶瓷的品质因数，提高其温度稳定性，本发明提供了一种高温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法，实现了NdNbO₄的优良改性。