[發明專利]一種低溫燒結鋅鈦鈮系微波介質陶瓷

在審

• 申請號: 201510546874.1
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105236966A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 張平;趙永貴
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/63
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張宏祥

技術領域

本發明屬于一種以成分為特征的陶瓷組合物，特別涉及一種新型的低溫燒結Zn_0.5Ti_0.5NbO₄系微波介質陶瓷及其制備方法。

背景技術

現代移動通信的迅速發展，推動著各類微波移動通信終端設備向小型化、輕量化、多功能化及低成本化的方向快速發展。以低溫共燒陶瓷(low-temperatureco-firedceramic,LTCC)技術為基礎的多層結構設計可有效減小器件體積，是實現元器件向小型化、集成化以及模塊化的重要途徑。LTCC技術采用多層結構，要求微波介質材料能與高導電率和廉價的銀電極(961℃)實現共燒。因此，要求對于使用在微波元器件上的微波介質材料的燒結溫度要在950℃以下。通常添加低熔點氧化物或玻璃燒結助劑以降低微波介質材料的燒結溫度是最常見的一種降低燒結溫度的方法。

錳鉭框結構的Zn_0.5Ti_0.5NbO₄是一種具有優越微波介電性能的新型的微波介質材料，其介電常數為43，Qf值為42500GHz，諧振頻率溫度系數為-52ppm/℃，但是燒結溫度為1200℃。其較高的燒結溫度導致其不能運用于LTCC技術中。本發明采用傳統固相法，在添加助熔劑的條件下，制備出低溫燒結的Zn_0.5Ti_0.5NbO₄微波介質陶瓷。

因此，本發明采用傳統固相法，在添加助熔劑的條件下，制備出低溫燒結的Zn_0.5Ti_0.5NbO₄微波介質陶瓷，以便滿足其在LTCC技術的運用。

發明內容

本發明目的，是以ZnO、TiO₂、Nb₂O₅為主要原料，外加1％-4％LBS玻璃作為燒結助劑，使鋅鈦鈮系微波介質陶瓷燒結溫度成功降低至950℃以下，同時保持其優異的微波介電性能。

本發明通過如下技術方案予以實現。

一種低溫燒結鋅鈦鈮系微波介質陶瓷，其組成為Zn_0.5Ti_0.5NbO₄-xLBS,其中LBS為外加燒結助劑，x為外加燒結助劑的質量百分比含量，1％≤x≤4％，；

所述LBS為50wt％Li₂CO₃–40.24wt％B₂O₃–9.76wt％SiO₂；

上述鋅鈦鈮系微波介質陶瓷的制備方法，具有以下步驟：

(1)將ZnO、TiO₂、Nb₂O₅原料，按化學式Zn_0.5Ti_0.5NbO₄進行配料；按原料：去離子水：磨球＝1:16:15的比例加入聚酯罐中，在球磨機上球磨6～8小時；

(2)將步驟⑴球磨后的原料置于干燥箱中于80～130℃烘干，烘干后過40目篩，獲得顆粒均勻的粉料；

(3)將步驟⑵混合均勻的粉料在900～1000℃預燒4小時；

(4)將步驟⑶煅燒后的陶瓷粉料放入聚酯罐中，外加質量分數為x＝1％-4％的LBS與煅燒后的粉體混合，然后加入去離子水和氧化鋯球，球磨6-8小時；烘干后在陶瓷粉料中外加重量百分比為6～8％的石蠟作為粘合劑進行造粒，過80目篩，再用粉末壓片機成型為坯體，再將生坯于850～950℃燒結，保溫2～5小時，制得鋅鈦鈮系微波介質陶瓷；

(5)測試制得的鋅鈦鈮系微波介質陶瓷的微波介電性能。

所述步驟(1)的ZnO、TiO₂、Nb₂O₅原料的純度大于99.9％。

所述步驟(3)預燒溫度為900℃。

所述步驟(4)的x＝2％。

所述步驟(4)的燒結溫度為925℃，保溫4小時。

所述步驟(4)的壓片機的工作壓強為7MPa，坯體規格為Φ10mm×5mm的圓柱體。