[发明专利]一种低温烧结高介微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种低温烧结高介微波介质陶瓷材料及其制备方法，组成为Ni_x/3 Nb_2x/3Ti_1‑xO₂，其中x=0.2‑0.4；先将NiO、Nb₂O₅、TiO₂原料按化学式配料，再经过球磨、烘干、过筛、煅烧、二次球磨、造粒后压制成型为圆柱试样，于1125‑1200℃烧结，制得镍铌钛系微波介质陶瓷。本发明介电常数为75‑89，Q×f9000，谐振频率温度系数为±10ppm/℃，该材料可用于陶瓷天线、滤波器件、谐振器等微波器件制作。相对于现有技术，本方案的有益效果在于，本发明所述的微波介质陶瓷材料体系为镍铌钛酸盐陶瓷介电常数为75‑89，Q×f9000，谐振频率温度系数为±10ppm/℃，且制备材料体系新颖，能提供一种高介高品质的微波介质陶瓷材料，可用于陶瓷天线、滤波器件、谐振器等微波器件制作。

技术领域

本发明涉及电子材料与器件技术领域，提供一种低温烧结高介微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是指应用于微波频段电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，主要用于用作谐振器、滤波器、介质天线、介质导波回路等微波元器件。可用于移动通讯、卫星通讯和军用雷达等方面。是近年来国内外对微波介质材料研究领域的一个热点方向。微波介质陶瓷作为微波元器件，应满足：接近于零的频率温度系数，具备稳定载波信号频率；相对较高的介电常数，可以使得器件小型化；较高的品质因数，具有优良的选频特性。高介微波介质陶瓷材料主要有钙钛矿结构与金红石结构陶瓷材料，这二种结构都具有氧八面体结构，这也是获得高介电常数缘由。

本发明通过金红石型TiO2基掺杂Ni2+、Nb5+获得高介电常数NiO-Nb2O5-TiO2系微波介质陶瓷，从而具有高的品质因数与近零频率温度系数，是一种新型高介微波介质陶瓷材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种介电常数为75-89，Q×f9000，谐振频率温度系数小于±10PPm/℃的微波介质陶瓷材料。具体方案如下：

一种低温烧结高介微波介质陶瓷材料，包括Ni_x/3Nb_2x/3Ti_1-xO₂，其中x=0.2-0.4。

一种低温烧结高介微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将NiO、Nb₂O₃、TiO₂原料，按 Ni_x/3Nb_2x/3Ti_1-xO₂的化学式进行配料，将混合粉体加入球磨罐中，混料10-12小时；将混料后浆料烘干过筛100目；

（2）将步骤（1）的粉体装入坩埚置于高温炉中，在1000℃预烧5h，获得预烧粉体；

（3）将步骤（2）预烧后的粉体，置于研磨体中，加入研磨介质锆球以及无水乙醇，球磨10h，将研磨后的浆料置于干燥箱中烘干，过筛获得粉体；

（4）将步骤（3）中的粉体加入质量分数为5%PVA溶液作为粘合剂进行造粒，过60目筛，经压片机成型，获得圆柱体生坯；

（5）将圆柱体生坯置入电炉于1125-1200℃烧结成瓷。

进一步改进在于，所述步骤（1）中化学式Ni_x/3Nb_2x/3Ti_1-xO₂，其中x=0.2-0.4。

进一步改进在于，所述步骤（3）陶瓷粉体、锆球、无水乙醇的质量比为1:4:1，球磨转速为150r/min。

进一步改进在于，所述步骤（4）得到的圆柱体生坯，以2~5℃/min升温至450℃，保温1~4h后，以5℃/min升温至1125-1200℃烧结2-5h，随炉冷却后，得到本方案的陶瓷样品。