[发明专利]一种谐振器用类金红石结构微波介质陶瓷

说明书

本发明公开了一种谐振器用类金红石结构微波介质陶瓷，合成物表达式为ZnO‑(0.97+x)TiO₂‑0.03GeO₂‑Nb₂O₅，其中x＝0.6～0.9。先将原料按化学计量式配料，经球磨、烘干、过筛、预烧后，初步合成锰钽矿型ZnO‑0.97TiO₂‑0.03GeO₂‑Nb₂O₅基体粉料，再将基体粉料中加入与基体摩尔比为x的TiO₂，x＝0.6～0.9，经造粒，成型后，坯体于1090～1160℃烧结，得到类金红石结构微波介质陶瓷。本发明介电常数ε_r为39.2～46.3，品质因数Qf值为31030GHz～50800GHz，谐振频率温度系数τ_f为‑36.5～+17.0ppm/℃。制备工艺简单，原料低廉，采用中温烧结，应用前景广泛。

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，尤其涉及一种ZnO-(0.97+x)TiO₂-0.03GeO₂-Nb₂O₅为化学式的中温烧结、具有良好微波介电性能的复合微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着移动通信技术进入5G时代，小型化、高频化、高性能化已成为移动通信设备和便携式终端的发展趋势，相应的微波电路应具有高集成度、低功耗和高稳定性等特点。作为微波电路的重要组成部分，微波介质器件的尺寸、功耗以及稳定性直接影响电路的集成度和性能，如何实现器件小尺寸、低功耗与高稳定性的需求成为当前研究的热点。而高品质微波介质器件往往以高性能微波介质材料为依托。微波介质谐振器是该材料在移动通信领域的一种典型应用，较高介电常数，高Qf值与近零谐振频率温度系数是对微波介质谐振器用微波介质陶瓷材料性能的要求。但是，传统谐振器用微波介质材料如BaO-TiO₂系和(Zr,Sn)TiO₄系材料，存在烧结温度高，提升介电常数Qf值损失大，大多含有贵金属Ta等问题。

因此，寻找并制备出烧结温度低，介电常数高，同时保持高Qf值与较低谐振频率温度系数的微波介质材料是解决该问题的关键。本发明采用传统固相法，制备出中温烧结的ZnO-(0.97+x)TiO₂-0.03GeO₂-Nb₂O₅微波介质陶瓷，大大降低了制备成本，并测试了其微波介电性能，通过调节结构中金红石相的比例，在保持材料高介电常数，较高Qf值的同时，实现谐振频率温度系数近零的调节。

发明内容

本发明的目的，是针对传统谐振器用微波介质材料如BaO-TiO₂系和(Zr,Sn)TiO₄系材料，存在烧结温度高、提升介电常数Qf值损失大、大多含有贵金属Ta等问题，提供一种以ZnO、TiO₂、GeO₂、Nb₂O₅为原料，采用传统固相法，制备具有良好微波介电性能的新型锰钽矿-金红石复合结构ZnO-(0.97+x)TiO₂-0.03GeO₂-Nb₂O₅(x＝0.6～0.9)微波介质陶瓷。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种谐振器用类金红石结构微波介质陶瓷，合成物表达式为ZnO-(0.97+x)TiO₂-0.03GeO₂-Nb₂O₅，其中x＝0.6～0.9；

上述谐振器用类金红石结构微波介质陶瓷的制备方法，实施步骤如下：