[發(fā)明專利]一種鈷摻雜鈮鈦酸鋅微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210308771.8
• 申請(qǐng)日: 2012-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN102815944A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫清池;郇正利;馬衛(wèi)兵;王麗婧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/495
• 分類號(hào): C04B35/495;C04B35/622;H01B3/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 張宏祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于以成分為特征的陶瓷組合物，尤其涉及ZnTiNb₂O₈體系微波介質(zhì)陶瓷。

背景技術(shù)

微波介質(zhì)陶瓷是應(yīng)用于微波頻段電路中作為介質(zhì)材料并承擔(dān)一種或多種功能的陶瓷,是制造微波通訊設(shè)備核心器件的基礎(chǔ)材料，橫跨信息通訊和材料兩大領(lǐng)域。在電子對(duì)抗、導(dǎo)航、通訊、雷達(dá)等設(shè)備中的穩(wěn)頻振蕩器、濾波器和鑒頻器具有非常廣泛的應(yīng)用。還可以用作微波電路的載體、介質(zhì)天線、介質(zhì)波導(dǎo)回路等，能滿足微波電路小型化、集成化、高可靠性和低成本的要求。在軍事、國(guó)防、商業(yè)及民用生活各領(lǐng)域中占有極其重要的地位。微波介質(zhì)陶瓷材料的研究始于20世紀(jì)中葉，隨后得到迅速的發(fā)展。綜合微波介質(zhì)陶瓷的發(fā)展歷史，根據(jù)其發(fā)展特點(diǎn)大致可以分為60年代、70年代、80年代、90年代四個(gè)不同的發(fā)展階段。60年代曾有Hakki等對(duì)其測(cè)量方法進(jìn)行了研究，并利用金紅石和SrTiO₃材料驗(yàn)證了介質(zhì)諧振器理論。70年代以后，以BaO-TiO₂系的應(yīng)用為標(biāo)志的微波介質(zhì)材料實(shí)用化取得突破性進(jìn)展，美國(guó)率先研制出實(shí)用化的K38的BaTi₄O₉材料，它除了具有高介電常數(shù)和高Q值外，還有較小的溫度系數(shù)。接著日本在80年代提出了R-04C、R-09C等不同類型材料的微波性能，其后法國(guó)、德國(guó)等國(guó)家也相繼開始了這方面的研究。相繼出現(xiàn)了BaO-Nd₂O₃-TiO₂材料，其介電常數(shù)達(dá)到90左右，在1GHz下Q值可達(dá)5500，這種材料主要用于移動(dòng)電話內(nèi)的接收雙工濾波器。90年代以來(lái)，人們成功研制出了Ba(Zn_1/3Ta_2/3)O₃陶瓷介質(zhì)諧振器，可用于制造穩(wěn)頻MIC振蕩器。該系統(tǒng)在微波頻率下仍具有較高Q值(在10GHz時(shí),Q值為5000)。現(xiàn)在移動(dòng)通信用εr>60的材料和毫米波、亞毫米波回路集成化的介質(zhì)波導(dǎo)線路用εr<30的材料的研制，正成為世界性的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。隨著微波技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)微波頻段的利用也將迅速增加。特別是近年來(lái)，微波介質(zhì)陶瓷在工業(yè)及民用產(chǎn)品中的應(yīng)用正在迅速增加，如蜂窩式移動(dòng)通信系統(tǒng)(0.4~1GHz)、電視接收系統(tǒng)(TVRO，2~5GHz)、直接廣播系統(tǒng)(DBS，11~13GHz)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)(20~30GHz)等。因此，加快研制高性能的微波介質(zhì)材料對(duì)于加快我國(guó)移動(dòng)通信的發(fā)展、緊跟世界科技潮流、加快向信息化轉(zhuǎn)變具有極其重要的戰(zhàn)略意義。

ZnTiNb₂O₈為錳鉭礦結(jié)構(gòu)，屬于正交晶系，晶格參數(shù)為1250℃燒結(jié)時(shí)其微波性能為：ε_r=34，Q×f＝42500，τ_f＝-52ppm/℃。因此ZnTiNb₂O₈體系微波介質(zhì)陶瓷作為微波介質(zhì)材料主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：(1)燒結(jié)溫度偏高,通過(guò)摻雜燒結(jié)助劑降低燒結(jié)溫度后,介電性能會(huì)有明顯的下降；(2)τ_f較負(fù),溫度穩(wěn)定性不夠好；(3)瓷體與金屬內(nèi)電極如銀的兼容性能不夠好，需采用鈀比例較高的銀鈀電極。

一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)體系燒結(jié)溫度大于1080℃時(shí)，在制作MLCC等電子元器件時(shí)將不能使用Cu等賤金屬電極，這會(huì)使成本大大提高。而τ_f較負(fù)將不能應(yīng)用于熱穩(wěn)定性要求較高的電子元器件，這些都會(huì)大大縮小微波陶瓷的應(yīng)用范圍，對(duì)微波陶瓷來(lái)說(shuō)是致命的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，是解決ZnTiNb₂O₈體系微波介質(zhì)陶瓷燒結(jié)溫度過(guò)高和τ_f較負(fù)帶來(lái)的弊端，加入Co₂O₃（熔點(diǎn)895℃）降低燒結(jié)溫度，提供一種能較低溫?zé)Y(jié)（＜1080℃）且能保證其具有較好的微波性能的ZnTiNb₂O₈體系微波介質(zhì)陶瓷。

本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

一種鈷摻雜鈮鈦酸鋅微波介質(zhì)陶瓷，其原料組分及其摩爾百分比含量為：(Zn_1-xCo_x)TiNb₂O₈，其中0＜x≤0.40。

所述原料為ZnO、Nb₂O₅、TiO₂、和Co₂O₃。