[發(fā)明專利]低溫燒結的ZnO-MgO-TiO2體系微波陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910036899.1
• 申請日: 2009-01-22
• 公開（公告）號: CN101475371A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設計）人: 吳松平;焦麗;江嬋;丁曉鴻;倪晶
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C04B35/462
• 分類號: C04B35/462;C04B35/622;H01B3/12
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 李衛(wèi)東

技術領域

本發(fā)明涉及一種使用于微波電子元器件的陶瓷材料及其制造方法，特別是涉及一種適 用于高性能微波電容器、濾波器等微波器件的低溫燒結的ZnO-MgO-TiO₂體系微波介質(zhì)陶 瓷及其制備方法。

背景技術

微波介質(zhì)陶瓷是近30年迅速發(fā)展起來的新型功能電子陶瓷。它具有介電常數(shù)適中、低 介電損耗、諧振頻率溫度系數(shù)小等優(yōu)良性能，廣泛應用于諧振器、濾波器、介質(zhì)基片、介 質(zhì)導波回路中。近年來，隨著衛(wèi)星通信和電子技術的迅猛發(fā)展，移動通訊設備向小型化、 集成化、高可靠性和低成本、片式化、環(huán)保的方向發(fā)展，能與高電導率的金屬材料如低鈀 AgPd或Cu共燒的微波介質(zhì)陶瓷材料成為發(fā)展的主流。

作為微波陶瓷材料，不僅要求合適的介電常數(shù)，低的介電損耗和小的諧振頻率溫度系 數(shù)，也要考慮材料的傳熱系數(shù)，絕緣電阻和相對密度等因素；對多層微波元器件而言，還 要求微波材料有低的燒結溫度，以便與高電導率的銅或銀鈀金屬內(nèi)電極共燒。Zhang.Q.L等 人于2005年在Materials?Letters中發(fā)表的《低溫共燒多層鈦酸鋅陶瓷的燒結特性及微波特 性》中提到制備的ZnTiO₃體系其介電常數(shù)達到27，Q*f值大約20,000，諧振頻率溫度系 數(shù)為2ppm/℃，但絕緣電阻較低，限制了它的應用范圍；中國發(fā)明專利申請CN1793025A 公開了一種在中溫1000-1100℃燒結的ZnO-MgO-TiO₂微波介質(zhì)陶瓷，但該專利采用B₂O₃為燒結助劑，易引起介質(zhì)漿料性能的異常變化，影響漿料的流延和壓合性能；另外，采用 價格昂貴且電阻率相對高的Ag₇₀Pd₃₀內(nèi)電極材料將導致器件高的成本和低的品質(zhì)因數(shù)。

目前大多數(shù)商用微波介質(zhì)陶瓷的燒結溫度均在1200～1500℃，如BaTi₄O₉、Ba₂Ti₉O₂₀、 (Zn，Sn)TiO₄，它們的燒結溫度遠遠高于Cu、Ag的熔點，用該類材料制備疊層器件時 需要采用昂貴且電阻高的的Ag₇₀Pd₃₀或Ag₃₅Pd₆₅電極材料，成本高、微波損耗大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了滿足移動通信對微波元器件片式化、小型化、射頻化的要求，提 供一種介電性能優(yōu)異、能夠在較低溫度下燒成的微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法。

本發(fā)明的目的通過如下技術方案實現(xiàn)：

一種低溫燒結的ZnO-MgO-TiO₂體系微波陶瓷材料：以摩爾百分比含量計，該陶瓷材 料原料配方組成為：ZnO?30～45％、MgO2～14％、TiO₂?50～60％和燒結助劑；燒結助劑為原 料總重量的0.1～8％；所述的燒結助劑為3ZnO·B₂O₃、ZnO·B₂O₃、2ZnO·3B₂O₃中的一種或多 種。

所述陶瓷材料原料還包括添加劑，所述的添加劑為MnCO₃、MnO₂、CuO、Sb₂O₃、Sb₂O₅和SnO₂的一種或多種，占原料總重量的0.02～2.5％；。

所述的微波陶瓷材料介電常數(shù)為20～35，Q×f＝10000～70000GHz、諧振頻率溫度系數(shù) τ_f＝0±30ppm/℃，絕緣電阻率ρ為5.0×10¹¹Ω·cm～2.2×10¹⁴Ω·cm。

低溫燒結的ZnO-MgO-TiO₂體系微波陶瓷材料的制備方法包括如下步驟：