[發明專利]一種新型低溫燒結微波介質陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 201210097544.5
• 申請日: 2012-04-05
• 公開（公告）號: CN102603297A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 李玲霞;廖擎瑋;任翔;孟慶磊;吳霞宛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

技術領域

本發明屬于一種以成分為特征的陶瓷組合物，特別涉及一種低溫燒結微波介質陶瓷及其制備方法。

背景技術

縱觀近年來微波介質陶瓷領域的發展趨勢，為滿足通訊終端設備小、輕、薄的需要，低溫燒結微波介質陶瓷材料的研究與開發隨著低溫共燒陶瓷(Low?Temperature?Co-firedCeramic)技術的發展成為了目前世界范圍關注的焦點。低溫共燒陶瓷技術可實現微波無源器件的小型化、高集成等等眾多優點，可突破傳統的平面傳輸線及金屬波導等傳輸線尺寸大、造價高的局限性。而低溫燒結微波介質陶瓷材料性能的不斷發展則是這一技術的關鍵支點。

本發明提供的ZnZrNb₂O₈陶瓷具有優異的微波介電性能(ε＝30，Qf＝61000GHz，τ_f＝-52×10^-6/℃)，與目前已報道的相近介電常數的低溫燒結微波介質陶瓷相比，Qf值提高了一個數量級，且其燒結溫度≤950℃，滿足低溫共燒陶瓷(Low?Temperature?Co-fired?Ceramic)的應用要求。

發明內容

本發明的目的在于，在現有技術的基礎上，提供一種更高性能的低溫燒結微波介質陶瓷材料及其制備方法。

本發明的一種新型低溫燒結微波介質陶瓷，其化學式為：ZnZrNb₂O₈，采用ZnO、Nb₂O₅和ZrO₂為原料。

新型低溫燒結微波介質陶瓷的制備方法，具有以下步驟：

(1)將原料ZnO、Nb₂O₅、ZrO₂分別按ZnZrNb₂O₈化學式稱量配料。

(2)將步驟(1)的配料進行混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和去離子水，球磨0.5～3小時，將球磨后的原料于紅外干燥箱中烘干，過篩；

(3)將步驟(2)的粉料在750℃煅燒2小時合成熔塊；

(4)將步驟(3)的熔塊中外加質量百分比為0.38～0.78％聚乙烯醇置于球磨罐中，加入氧化鋯球和去離子水，球磨12～24小時，烘干后過篩，再用粉末壓片機以8～12MPa的壓力壓成坯體。

(5)將步驟(4)的坯體于900～950℃燒結，保溫2～4小時，制成低溫燒結微波介質陶瓷；

(6)測試低溫燒結微波介質陶瓷的微波介電性能。

所述步驟(1)的原料ZnO、Nb₂O₅和ZrO₂的純度大于99.9％。

所述步驟(4)坯體為Φ10mm×5mm的圓柱體。

所述步驟(6)的測試儀為網絡分析儀。

本發明的ZnZrNb₂O₈低溫燒結微波介質陶瓷，其燒結溫度為：900～950℃，介電常數為28～31，品質因數為51,000～61,000GHz，諧振頻率溫度系數為-42～-52×10^-6/℃。此外，該制備工藝簡單，過程無污染，具有廣闊的應用前景。

具體實施方式

本發明采用純度大于99.9％的化學原料ZnO、Nb₂O₅、ZrO₂制備ZnZrNb₂O₈微波介質陶瓷。最佳實施方案如下：

1)將ZnO、Nb₂O₅、ZrO₂分別按摩爾比1∶1∶1稱量配料，混合后將原料加入尼龍罐中，球磨0.5～3小時；將球磨后的原料置于紅外干燥箱中烘干；

2)將烘干的料過篩，于750℃煅燒2小時，合成前軀體；

3)在此熔塊中外加質量百分比為0.38～0.78％聚乙烯醇放入球磨罐中，加入氧化鋯球和去離子水球磨12～24小時后烘干過篩；

4)再用粉末壓片機以8～12MPa的壓力壓成Φ10mm×5mm的圓柱；

5)將圓柱于900～950℃燒結，保溫2～4小時；

6)用網絡分析儀測試其微波介電性能。

本發明具體實施例的原料配比為：2.5950克ZnO、3.9292克ZrO₂、8.4759克Nb₂O₅。