專利名稱：一種微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波介質(zhì)陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種近零諧振頻率溫度系數(shù)的超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法。
背景技術(shù)：
微波介質(zhì)陶瓷是指應(yīng)用于微波頻段，主要是UHF、SHF頻段的電路中作為介質(zhì)材料并完成一種或多種功能的陶瓷材料，是現(xiàn)代通信領(lǐng)域中廣泛使用的諧振器、濾波器、介質(zhì)基片、介質(zhì)導(dǎo)波回路等微波元器件的關(guān)鍵材料。隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)通信設(shè)備和便攜式終端正趨向小型化、便攜化、多功能、高可靠和低成本化，這就要求微波介質(zhì)陶瓷具有如下性能(I)高的相對(duì)介電常數(shù)L以減小器件尺寸，一般要求L >20; (2)高的品質(zhì)因子Q以降低噪音，一般要求 QXf彡3000GHz ； (3)接近零的諧振頻率溫度系數(shù)τ f以保證器件的溫度穩(wěn)定性，一般要求-10ppm/°C< Tf < 10ppm/°C。通信終端的小型化使微波頻率下的多層集成電路技術(shù) (MLIC)得到發(fā)展,而基于低溫共燒陶瓷技術(shù)(Low Temperature Co-fired Ceramics,簡(jiǎn)稱 LTCC)的多層片式元件如片式微波介質(zhì)諧振器、濾波器及具有優(yōu)良高頻性能的片式陶瓷電容器等是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的唯一途徑。微波元器件的片式化要求微波介質(zhì)陶瓷材料能與高電導(dǎo)率的金屬電極共燒。從低成本和環(huán)保的角度考慮，低熔點(diǎn)的Ag(961°C )或Cu(1064°C) 等賤金屬是內(nèi)電極材料的不錯(cuò)選擇，而這就要求微波介質(zhì)陶瓷能夠低溫?zé)Y(jié)。因此，與Ag、 Cu等金屬電極共燒的低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷是目前及今后的研究熱點(diǎn)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)片式微波元器件的工業(yè)化具有重要意義。具有鈮鐵礦結(jié)構(gòu)的ZnNb2O6具有較好的介電性能，其ε ^ = 25，Q = 8370，燒結(jié)溫度為1150°C，通過摻雜改性可將陶瓷的燒結(jié)溫度降至900°C左右，如Kim等人添加5wt % CuO 可將 ZnNb2O6 的燒結(jié)溫度降到 980°C。Feng Gao 等在 ZnNb2O6 中添加 Iwt % V205+lwt% Bi203+2. 5wt % CuO可將陶瓷的燒結(jié)溫度降到880°C，介電性能為ε ^ = 23. 4，QX f = 46975GHz, τ f = -44. 89ppm/°C。Zn3Nb2O8是Zn-Nb-O體系中另外一種穩(wěn)定的化合物,不僅具有優(yōu)異的微波介電性能，且可以降低ZnNb2O6陶瓷的燒結(jié)溫度。在公開號(hào)為CN 101747037A 的發(fā)明創(chuàng)造中，公開了一種高Q值復(fù)相微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法。描述將ZnNb2O6和 Zn3Nb2O8按(I-X)ZnNb2O6-XZn3Nb2O8復(fù)合可制備出性能優(yōu)異的微波介質(zhì)陶瓷，當(dāng)x = O. 3時(shí)復(fù)相陶瓷綜合性能最佳，ε r = 22. 19，QXf = 149642GHz, τ f = -69ppm/°C，燒結(jié)溫度為 1150°C。西北工業(yè)大學(xué)劉佳冀在其畢業(yè)論文Zn-Nb-O基微波介質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)與性能研究中提出了一種降低O. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208復(fù)相陶瓷燒結(jié)溫度的方法。該論文提出的技術(shù)方案中，對(duì)復(fù)相陶瓷進(jìn)行摻雜，發(fā)現(xiàn)摻雜O. 8wt% CuO+1. Owt % V2O5或摻雜I. 6wt% CuV2O6均可將陶瓷的燒結(jié)溫度降低到900°C，但陶瓷的諧振頻率溫度系數(shù)絕對(duì)值仍很高。P-S Anjana 等對(duì)Zn3Nb2O8-ZnNb2O6體系進(jìn)行研究，表明加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的ZnCuB2O5助燒劑可將 O. 5Zn3Nb208-0. 5ZnNb206陶瓷的燒結(jié)溫度降至875 °C，介電性能為ε r = 18. 3，QX f = 39750GHz, τ f = -88ppm/°C。以上研究表明Zn3Nb2O8-ZnNb2O6體系微波介電性能較好，但其諧振頻率溫度系數(shù)絕對(duì)值很高，燒結(jié)溫度也較高，無法與低熔點(diǎn)電極材料共燒，限制了材料的應(yīng)用。尋找一種物質(zhì)在降低陶瓷燒結(jié)溫度的同時(shí)又可調(diào)節(jié)其諧振頻率溫度系數(shù)，將對(duì)材料的實(shí)際應(yīng)用帶來很大幫助。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的O. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208復(fù)相陶瓷諧振頻率溫度系數(shù)偏大且燒結(jié)溫度高的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法。所述的微波介質(zhì)陶瓷是以分析純ZnNb2O6,99. 9%的ZnO和Nb2O5及純度分別為 99. 8%和 99. 9% 的 TiOjPTeO2 為起始原料，按(1-χ) (O. 7ZnNb206_0. 3Zn3Nb208)-XTiTe3O8 或者(1-χ) (O. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208)-χ(Ti02_3Te02)(其中 χ = O. 3 O. 5)的化學(xué)劑量比配料。本發(fā)明還提出了一種制備所述微波介質(zhì)陶瓷的方法，其具體制備步驟是步驟1，制備預(yù)燒粉；所述的預(yù)燒粉包括Zn3Nb2O8預(yù)燒粉和TiTe3O8預(yù)燒粉；制備 Zn3Nb2O8預(yù)燒粉時(shí)將ZnO和Nb2O5,按摩爾比為3 I的比例稱量；將稱量好的ZnO粉料和 Nb2O5粉料置于聚乙烯球磨罐中；按所述粉料與乙醇質(zhì)量比I : I 2 : I加入無水乙醇， 在球磨機(jī)上球磨12 24h ;將球磨后的濕料置于烘箱內(nèi)，在50 100°C下烘干6 12h，得到干燥粉料；將干燥粉料通過瑪瑙研缽研磨至粉末狀；將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在 1150°C預(yù)燒2 4h ;預(yù)燒后經(jīng)二次球磨、烘干得到Zn3Nb2O8預(yù)燒粉；制備TiTe3O8預(yù)燒粉時(shí)， 將TiO2和TeO2按摩爾比為I : 3的比例稱量；將稱量好的TiO2粉料和TeO2粉料置于聚乙烯球磨罐中，按粉料與乙醇質(zhì)量比I : I 2 I加入無水乙醇，在球磨機(jī)上球磨12 24h ; 球磨后的濕料置于烘箱內(nèi)，在50 100°C下烘干6 12h，得到干燥粉料；將干燥粉料通過瑪瑙研缽研磨至粉末狀；將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在700°C預(yù)燒2 5h ;預(yù)燒后經(jīng)二次球磨、烘干得到TiTe3O8預(yù)燒粉；步驟2，混料；將 ZnNb2O6^Zn3Nb2O8 預(yù)燒粉和 TiTe3O8 預(yù)燒粉按(l_x) (O. 7ZnNb206_0 3Zn3Nb208) -XTiTe3O8 (其中 χ = O. 3 O. 5)的化學(xué)計(jì)量比配料，或者將 ZnNb2O6、Zn3Nb2O8 預(yù)燒粉和 TiO2 和 TeO2 按(1-χ) (O. 7ZnNb206_0. 3Zn3Nb208)-X(Ti02-3Te02)(其中χ = O. 3 O. 5)的化學(xué)計(jì)量比配料；將配好的粉料置于聚乙烯球磨罐中，按粉料與乙醇質(zhì)量比I : I 2 : I加入無水乙醇，在球磨機(jī)上球磨12 24h ;將球磨后的濕料置于烘箱內(nèi)，在50 100°C下烘干6 12h，得到干燥粉料；步驟3,成型；向步驟2得到的干燥粉料中添加5 IOwt %的PVA,并用瑪瑙研缽研磨約Ih后經(jīng)50目的篩網(wǎng)過篩，取篩下物；通過壓片機(jī)將所述篩下物在50 150MPa壓強(qiáng)下壓制成直徑為12_、厚度為6_的圓柱狀陶瓷還體；步驟4，排膠；將得到的陶瓷坯體置于電爐中以2°C /min的升溫速率升至500°C， 并保溫2h ;隨爐冷卻至室溫，得到排出PVA后的陶瓷坯體；步驟5，燒結(jié)；將得到的排出PVA后的陶瓷坯體置于燒結(jié)爐內(nèi)，燒結(jié)爐以3 5 0C /min的升溫速率升溫至650 700 °C，并保溫2 5h ;隨爐冷卻至室溫，得到 O. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208 基陶瓷片。本發(fā)明選取O. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208作為主體材料，通過復(fù)合添加TiO2和TeO2以及添加TiTe3O8將陶瓷的燒結(jié)溫度降至650 700°C，實(shí)現(xiàn)與銀共燒，不發(fā)生銀擴(kuò)散現(xiàn)象，且諧振頻率溫度系數(shù)近零，滿足LTCC工藝技術(shù)的要求。TiO2和TeO2可在低溫下生成TiTe3O8, TiTe3O8具有低的熔點(diǎn)，在陶瓷的燒結(jié)過程中產(chǎn)生液相，液相的產(chǎn)生促進(jìn)了 O. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208陶瓷的燒結(jié)，降低了陶瓷的燒結(jié)溫度。 同時(shí)由于TiTe3O8 ( τ f = 133ppm/°C )和TiO2 (τ f = 400ppm/°C )具有正的諧振頻率溫度系數(shù)，通過調(diào)整其添加量可以調(diào)節(jié)O. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208陶瓷的諧振頻率溫度系數(shù)。結(jié)果表明通過本發(fā)明制得的O. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208基陶瓷燒結(jié)溫度降至650 700°C，且陶瓷的諧振頻率溫度系數(shù)在-8. 15 3. 12ppm/°C之間，而已有工藝獲得的O. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208 陶瓷其燒結(jié)溫度在900°C左右，諧振頻率溫度系數(shù)在-70ppm/°C左右。


圖I是超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷的制備方法。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一本實(shí)施例是一種微波介質(zhì)陶瓷。所述的微波介質(zhì)陶瓷是以分析純ZnNb2O6,99. 9% 的ZnO和Nb2O5及純度分別為99. 8%和99. 9%的TiO2和TeO2為起始原料，按(1-χ) (O. 7Ζη Nb2O6-O. 3Zn3Nb208)-XTiTe3O8 (其中 χ = O. 3)的化學(xué)劑量比配料。本實(shí)施例還提出了一種制備所述微波介質(zhì)陶瓷的方法，其具體制備步驟是步驟I，制備Zn3Nb2O8預(yù)燒粉。將ZnO和Nb2O5,按摩爾比為3 : I的比例稱量。將稱量好的ZnO粉料和Nb2O5粉料置于聚乙烯球磨罐中。按所述粉料與乙醇質(zhì)量比I : I 2 I加入無水乙醇，在球磨機(jī)上球磨12h。將球磨后的濕料置于烘箱內(nèi)，在100°C下烘干 6h，得到干燥粉料。將干燥粉料通過瑪瑙研缽研磨至粉末狀。將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在1150°C預(yù)燒4h。預(yù)燒后經(jīng)二次球磨、烘干得到Zn3Nb2O8預(yù)燒粉。步驟2，制備TiTe3O8預(yù)燒粉。將TiOJPTeO2按摩爾比為I 3的比例稱量。將稱量好的TiO2粉料和TeO2粉料置于聚乙烯球磨罐中，按粉料與乙醇質(zhì)量比I : I 2 : I加入無水乙醇，在球磨機(jī)上球磨12h。球磨后的濕料置于烘箱內(nèi)，在100°C下烘干6h，得到干燥粉料。將干燥粉料通過瑪瑙研缽研磨至粉末狀。將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在700°C 預(yù)燒5h。預(yù)燒后經(jīng)二次球磨、烘干得到TiTe3O8預(yù)燒粉。步驟3，混料。將 ZnNb206、Zn3Nb2O8 預(yù)燒粉和 TiTe3O8 預(yù)燒粉按 O. 7 (O. 7ZnNb206_0 .3Zn3Nb208)-0. 3TiTe308的化學(xué)計(jì)量比配料，并置于聚乙烯球磨罐中，按粉料與乙醇質(zhì)量比 I : I 2 : I加入無水乙醇，在球磨機(jī)上球磨24h。將球磨后的濕料置于烘箱內(nèi)，在50°C 下烘干 12h，得到 O. 7(0. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208)-O. 3TiTe308 的干燥粉料。步驟4，成型。向步驟 3 得到的 O. 7 (O. 7ZnNb206_0. 3Zn3Nb208) -O. 3TiTe308 粉料中添加5wt%的PVA，并用瑪瑙研缽研磨約Ih后經(jīng)50目的篩網(wǎng)過篩，取篩下物。通過壓片機(jī)將所述篩下物在50MPa壓強(qiáng)下壓制成直徑為12mm、厚度為6mm的圓柱狀陶瓷坯體。步驟5，排膠。將得到的陶瓷坯體置于電爐中以2°C /min的升溫速率升至500°C， 并保溫2h。隨爐冷卻至室溫，得到排出PVA后的陶瓷坯體。步驟6，燒結(jié)。將得到的排出PVA后的陶瓷坯體置于燒結(jié)爐內(nèi)，燒結(jié)爐以5°C/min 的升溫速率升溫至700°C，并保溫2h。隨爐冷卻至室溫，得到O. 7 (O. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208)-O. 3TiTe308的陶瓷片。對(duì)本實(shí)施例得到的陶瓷片打磨拋光后測(cè)試電性能。經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例陶瓷片的電學(xué)性能見表1，其介電常數(shù)為26.09，QXf為3015GHz，諧振頻率溫度系數(shù)Tf 為-5. 68ppm/°C。實(shí)施例二本實(shí)施例是一種微波介質(zhì)陶瓷。所述的微波介質(zhì)陶瓷是以分析純ZnNb2O6,99. 9% 的ZnO和Nb2O5及純度分別為99. 8%和99. 9%的TiO2和TeO2為起始原料，按(1-χ) (O. 7Ζη Nb2O6-O. 3Zn3Nb208)-XTiTe3O8 (其中 χ = O. 4)的化學(xué)劑量比配料。本實(shí)施例還提出了一種制備所述微波介質(zhì)陶瓷的方法，其具體制備步驟是步驟I，制備Zn3Nb2O8預(yù)燒粉。將ZnO和Nb2O5,按摩爾比為3 : I的比例稱量。將稱量好的ZnO和Nb2O5置于聚乙烯球磨罐中，按粉料與乙醇質(zhì)量比I : I 2 : I加入無水乙醇，在球磨機(jī)上球磨16h。將球磨后的濕料置于烘箱內(nèi)，在80°C下烘干8h，得到干燥粉料。 將干燥粉料通過瑪瑙研缽研磨至粉末狀。將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在1150°C預(yù)燒 2h。預(yù)燒后經(jīng)二次球磨、烘干得到Zn3Nb2O8預(yù)燒粉。步驟2，制備TiTe3O8預(yù)燒粉。將TiOJPTeO2按摩爾比為I 3的比例稱量。將稱量好的TiO2和TeO2置于聚乙烯球磨罐中，按粉料與乙醇質(zhì)量比I : I 2 : I加入無水乙醇，在球磨機(jī)上球磨16h。球磨后的濕料置于烘箱內(nèi)，在80°C下烘干8h，得到干燥粉料。將干燥粉料通過瑪瑙研缽研磨至粉末狀。將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在700°C預(yù)燒2h。 預(yù)燒后經(jīng)二次球磨、烘干得到TiTe3O8預(yù)燒粉。步驟3，混料。將 ZnNb206、Zn3Nb2O8 預(yù)燒粉和 TiTe3O8 預(yù)燒粉按 O. 6 (O. 7ZnNb206_0 .3Zn3Nb208)-0. 4TiTe308的化學(xué)計(jì)量比配料，并置于聚乙烯球磨罐中，按粉料與乙醇質(zhì)量比 I : I 2 : I加入無水乙醇，在球磨機(jī)上球磨20h。將球磨后的濕料置于烘箱內(nèi)在60°C下烘干 10h，得到 O. 6(0. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208) -O. 4TiTe308 的干燥粉料。步驟4，成型。向步驟 3 得到的 O. 6 (O. 7ZnNb206_0. 3Zn3Nb208) -O. 4TiTe308 粉料中添加6wt%的PVA，并用瑪瑙研缽研磨約Ih后經(jīng)50目的篩網(wǎng)過篩，取篩下物。通過壓片機(jī)將所述篩下物在SOMPa壓強(qiáng)下壓制成直徑為12mm、厚度為6mm的圓柱狀陶瓷坯體。步驟5，排膠。將得到的陶瓷坯體置于電爐中以2°C /min的升溫速率升至500°C， 并保溫2h。隨爐冷卻至室溫，得到排出PVA后的陶瓷坯體。步驟6，燒結(jié)。將得到的排出PVA后的陶瓷坯體置于燒結(jié)爐內(nèi)，燒結(jié)爐以3°C/min 的升溫速率升溫至670°C，并保溫3h。隨爐冷卻至室溫，得到O. 6 (O. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208) -O. 4TiTe308的陶瓷片。對(duì)本實(shí)施例得到的陶瓷片打磨拋光后測(cè)試電性能。經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例樣品的電學(xué)性能見表1，其介電常數(shù)為28. 86，QXf為5686GHz，諧振頻率溫度系數(shù)τ f為3. 12ppm/°C。實(shí)施例三本實(shí)施例是一種微波介質(zhì)陶瓷。所述的微波介質(zhì)陶瓷是以分析純ZnNb2O6,99. 9% 的ZnO和Nb2O5及純度分別為99. 8%和99. 9%的TiO2和TeO2為起始原料，按(1-χ) (O. 7Ζη Nb2O6-O. 3Zn3Nb208)-x(Ti02-3Te02)(其中 χ = O. 3)的化學(xué)劑量比配料。本實(shí)施例還提出了一種制備所述微波介質(zhì)陶瓷的方法，其具體制備步驟是步驟I，制備Zn3Nb2O8預(yù)燒粉。將ZnO和Nb2O5,按摩爾比為3 : I的比例稱量。將稱量好的ZnO和Nb2O5置于聚乙烯球磨罐中，按粉料與乙醇質(zhì)量比I : I 2 : I加入無水乙醇，在球磨機(jī)上球磨20h。將球磨后的濕料置于烘箱內(nèi)，在60°C下烘干10h，得到干燥粉料。將干燥粉料通過瑪瑙研缽研磨至粉末狀。將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在1150°C預(yù)燒4h。預(yù)燒后經(jīng)二次球磨、烘干得到Zn3Nb2O8預(yù)燒粉。步驟2，混料。將 ZnNb206、Zn3Nb208 預(yù)燒粉和 TiO2 和 TeO2 按 O. 7 (O. 7ZnNb206-0. 3Zn 3Nb208)-0.3 (Ti02-3Te02)的化學(xué)計(jì)量比配料，并置于聚乙烯球磨罐中，按粉料與乙醇質(zhì)量比 I : I 2 : I加入無水乙醇，在球磨機(jī)上球磨16h。將球磨后的濕料置于烘箱內(nèi)，在80°C 下烘干 8h，得到 O. 7 (O. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208) -O. 3 (Ti02-3Te02)的干燥粉料。步驟3，成型。向步驟 3 得到的 O. 7 (O. 7ZnNb206_0. 3Zn3Nb208) -O. 3 (Ti02_3Te02)粉料中添加7wt%的PVA，并用瑪瑙研缽研磨約Ih后經(jīng)50目的篩網(wǎng)過篩，取篩下物。通過壓片機(jī)將所述篩下物在IOOMPa壓強(qiáng)下壓制成直徑為12mm、厚度為6mm的圓柱狀陶瓷坯體。步驟4，排膠。將得到的陶瓷坯體置于電爐中以2°C /min的升溫速率升至500°C， 并保溫2h。隨爐冷卻至室溫，得到排出PVA后的陶瓷坯體。步驟5，燒結(jié)。將得到的排出PVA后的陶瓷坯體置于燒結(jié)爐內(nèi)，燒結(jié)爐以5°C /min 的升溫速率升溫至700°C，并保溫4h。隨爐冷卻至室溫，得到O. 7 (O. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208) -O. 3 (Ti02-3Te02)的陶瓷片。對(duì)本實(shí)施例得到的陶瓷片打磨拋光后測(cè)試電性能。經(jīng)測(cè)試本實(shí)施例樣品的電學(xué)性能見表I，其介電常數(shù)為23. 24，QXf為3159GHz，諧振頻率溫度系數(shù)τ f為-8. 15ppm/°C。實(shí)施例四本實(shí)施例是一種微波介質(zhì)陶瓷。所述的微波介質(zhì)陶瓷是以分析純ZnNb2O6,99. 9% 的ZnO和Nb2O5及純度分別為99. 8%和99. 9%的TiO2和TeO2為起始原料，按(1-χ) (O. 7Ζη Nb2O6-O. 3Zn3Nb208)-x(Ti02-3Te02)(其中 χ = O. 4)的化學(xué)劑量比配料。本實(shí)施例還提出了一種制備所述微波介質(zhì)陶瓷的方法，其具體制備步驟是步驟I，制備Zn3Nb2O8預(yù)燒粉。將ZnO和Nb2O5,按摩爾比為3 : I的比例稱量。將稱量好的ZnO和Nb2O5置于聚乙烯球磨罐中，按粉料與乙醇質(zhì)量比I : I 2 : I加入無水乙醇，在球磨機(jī)上球磨24h。將球磨后的濕料置于烘箱內(nèi)，在50°C下烘干12h，得到干燥粉料。將干燥粉料通過瑪瑙研缽研磨至粉末狀。將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在1150°C預(yù)燒3h。預(yù)燒后經(jīng)二次球磨、烘干得到Zn3Nb2O8預(yù)燒粉。步驟2，混料。將 ZnNb206、Zn3Nb208 預(yù)燒粉和 TiO2 和 TeO2 按 O. 6 (O. 7ZnNb206-0. 3Zn 3Nb208)-0.4(Ti02-3Te02)的化學(xué)計(jì)量比配料，并置于聚乙烯球磨罐中，按粉料與乙醇質(zhì)量比 I : I 2 : I加入無水乙醇，在球磨機(jī)上球磨12h。將球磨后的濕料置于烘箱內(nèi)，在100°C 下烘干 6h，得到 O. 6 (O. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208) -O. 4 (Ti02-3Te02)的干燥粉料。步驟3，成型。向步驟 3 得到的 O. 6 (O. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208) -O. 4 (Ti02_3Te02)粉料中添加8wt%的PVA，并用瑪瑙研缽研磨約Ih后經(jīng)50目的篩網(wǎng)過篩，取篩下物。通過壓片機(jī)將所述篩下物在150MPa壓強(qiáng)下壓制成直徑為12mm、厚度為6mm的圓柱狀陶瓷坯體。步驟4，排膠。將得到的陶瓷坯體置于電爐中以2°C /min的升溫速率升至500°C， 并保溫2h。隨爐冷卻至室溫，得到排出PVA后的陶瓷坯體。步驟5，燒結(jié)。將得到的排出PVA后的陶瓷坯體置于燒結(jié)爐內(nèi)，燒結(jié)爐以3°C /min 的升溫速率升溫至650°C，并保溫5h。隨爐冷卻至室溫，得到O. 6 (O. 7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208)-O. 4(Ti02-3Te02)的陶瓷片。對(duì)本實(shí)施例得到的陶瓷片打磨拋光后測(cè)試電性能。本實(shí)施例樣品的電學(xué)性能見表 I，其介電常數(shù)為26. 82，QXf為4657GHz，諧振頻率溫度系數(shù)τ f為2. 57ppm/°C。表I實(shí)施例I 4中樣品的電學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種微波介質(zhì)陶瓷，其特征在于，所述的微波介質(zhì)陶瓷是以分析純ZnNb2O6,99. 9% 的ZnO和Nb2O5及純度分別為99. 8%和99. 9% ^ TiO2和TeO2為起始原料，按(l_x) (0. 7Z nNb206-0. 3Zn3Nb208)-XTiTe3O8 或者(l_x) (0. 7ZnNb206_0. 3Zn3Nb208)_x(Ti02_3Te02)(其中 x =0. 3 0. 5)的化學(xué)劑量比配料。
2.一種制備權(quán)利要求I所述微波介質(zhì)陶瓷的方法，其具體制備步驟是步驟I，制備預(yù)燒粉；所述的預(yù)燒粉包括Zn3Nb2O8預(yù)燒粉和TiTe3O8預(yù)燒粉；制備 Zn3Nb2O8預(yù)燒粉時(shí)將ZnO和Nb2O5,按摩爾比為3 I的比例稱量；將稱量好的ZnO粉料和 Nb2O5粉料置于聚乙烯球磨罐中；按所述粉料與乙醇質(zhì)量比I : I 2 : I加入無水乙醇， 在球磨機(jī)上球磨12 24h ;將球磨后的濕料置于烘箱內(nèi)，在50 100°C下烘干6 12h，得到干燥粉料；將干燥粉料通過瑪瑙研缽研磨至粉末狀；將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在 1150°C預(yù)燒2 4h ;預(yù)燒后經(jīng)二次球磨、烘干得到Zn3Nb2O8預(yù)燒粉；制備TiTe3O8預(yù)燒粉時(shí)， 將TiO2和TeO2按摩爾比為I : 3的比例稱量；將稱量好的TiO2粉料和TeO2粉料置于聚乙烯球磨罐中，按粉料與乙醇質(zhì)量比I : I 2 I加入無水乙醇，在球磨機(jī)上球磨12 24h ; 球磨后的濕料置于烘箱內(nèi)，在50 100°C下烘干6 12h，得到干燥粉料；將干燥粉料通過瑪瑙研缽研磨至粉末狀；將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在700°C預(yù)燒2 5h ;預(yù)燒后經(jīng)二次球磨、烘干得到TiTe3O8預(yù)燒粉；步驟 2，混料；將 ZnNb2O6^Zn3Nb2O8 預(yù)燒粉和 TiTe3O8 預(yù)燒粉按(l_x) (0. 7ZnNb206-0. 3Zn 3Nb208) -XTiTe3O8 (其中x = 0. 3 0. 5)的化學(xué)計(jì)量比配料，或者將ZnNb2O6、Zn3Nb2O8預(yù)燒粉和 TiO2 和 TeO2 按(1-x) (0. 7ZnNb206_0. 3Zn3Nb208) _x (Ti02_3Te02)(其中 x = 0. 3 0. 5)的化學(xué)計(jì)量比配料；將配好的粉料置于聚乙烯球磨罐中，按粉料與乙醇質(zhì)量比I : I 2 : I 加入無水乙醇，在球磨機(jī)上球磨12 24h ;將球磨后的濕料置于烘箱內(nèi)，在50 100°C下烘干6 12h，得到干燥粉料；步驟3，成型；向步驟2得到的干燥粉料中添加5 10wt%的PVA，并用瑪瑙研缽研磨約Ih后經(jīng)50目的篩網(wǎng)過篩，取篩下物；通過壓片機(jī)將所述篩下物在50 150MPa壓強(qiáng)下壓制成直徑為12mm、厚度為6mm的圓柱狀陶瓷還體；步驟4，排膠；將得到的陶瓷坯體置于電爐中以2°C /min的升溫速率升至500°C，并保溫2h ;隨爐冷卻至室溫，得到排出PVA后的陶瓷坯體；步驟5，燒結(jié)；將得到的排出PVA后的陶瓷坯體置于燒結(jié)爐內(nèi)，燒結(jié)爐以3 5 0C /min的升溫速率升溫至650 700 °C，并保溫2 5h ;隨爐冷卻至室溫，得到0.7ZnNb206-0. 3Zn3Nb208 基陶瓷片。
全文摘要
一種近零諧振頻率溫度系數(shù)超低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷，分別以分析純的ZnO和Nb2O5，TiO2和TeO2制備Zn3Nb2O8和TiTe3O8預(yù)燒粉體。以0.7ZnNb2O6-0.3Zn3Nb2O8為基體材料，采用兩種不同工藝分別添加0.3～0.5mol的TiO2、TeO2氧化物或TiTe3O8化合物，經(jīng)球磨、烘干并添加5～10wt％的PVA造粒壓制成型，于650-700℃燒結(jié)后獲得諧振頻率溫度系數(shù)近零且具有良好微波介電性能的陶瓷材料。本發(fā)明在微波介質(zhì)陶瓷的低溫?zé)Y(jié)上取得很大進(jìn)步，且克服了陶瓷諧振頻率溫度系數(shù)偏大的缺點(diǎn)，保證了材料的溫度穩(wěn)定性，降低了成本，滿足LTCC工藝技術(shù)的要求，對(duì)實(shí)現(xiàn)微波元器件的小型化、輕量化、集成化等具有重要意義。
文檔編號(hào)C04B35/64GK102584232SQ20121000705
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者劉亮亮, 曹宵, 李志強(qiáng), 胡國(guó)辛, 許貝, 高峰 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)