專利名稱：：Ka波段用環(huán)保微波介質(zhì)陶瓷的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及應用于Ka波段(Ka-band)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中介質(zhì)諧振器、濾波器以及振蕩器等微波元器件的Ka波段用環(huán)保微波介質(zhì)陶瓷。
背景技術：
：目前，衛(wèi)星電視產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，使得對衛(wèi)星電視接收設備中不可缺少的部件之一高頻頭的需求也急劇增加。這種需求同時也極大的帶動了對相應的微波諧振器、濾波器、振蕩器、微波電容器等相關微波元器件的需求。衛(wèi)星廣播電視通常應用的頻率為C、Ku和Ka頻段，Ka波段按照《微波技術基礎》(西電，廖承恩著)中對我國現(xiàn)用微波分波段代號的解釋，大致上的頻率范圍是27~40GHz。因此，對于應用于Ka波段用環(huán)保微波介質(zhì)陶瓷要求在Ka波段的頻段(2700MHz—40000MHz)內(nèi)具有下面所述的三種性質(zhì)(1)介電常數(shù)(s》大當令真空中微波的波長為入。時，在該電介質(zhì)中的波長入=入。/^^l^。由于可以令諧振器的尺寸為^ir之一，所以如果釆用sr大的電介質(zhì)，能夠使諧振器小型化；Ka波段用環(huán)保微波介質(zhì)陶瓷要求具有中等介電常數(shù)(20~35)。(2)品質(zhì)因數(shù)(Q)大當微波通過電介質(zhì)中時，能量會有損失，用tan5表示電介質(zhì)耗損。所謂Q值-l/tan5，所以，電介質(zhì)耗損小時，Q值大。該Q值依賴于共振頻率f，Q.f-常數(shù)的關系式成立。將該Q-f稱之為品質(zhì)因數(shù)，由于Q-f值越大，品質(zhì)因數(shù)越高，Ka波段用環(huán)保微波介質(zhì)陶瓷要求Q值要大于3000。(3)共振頻率的溫度特性(1Tf)接近于零為了使共振頻率不隨溫度變化，優(yōu)選地使電路諧振器的共振頻率的溫度特性(Tf)為零，或者接近于零。目前正在進行滿足這些條件的材料的開發(fā)，但在實際上，具有全部這三個條件的材料的開發(fā)是相當困難的?，F(xiàn)有技術的配方由于在ka波段的Q不到3000，諧振頻率溫度系數(shù)過大士10ppm以上，不符合Ka波段性能的要求。2006年美國陶瓷社期刊89卷第四期，發(fā)表了Nd(Zm/2T^)03材料的論文,闡述了改表達式的配方制備的陶瓷是一種性能優(yōu)異的微波介質(zhì)陶瓷，但其燒結(jié)溫度高于133(TC，且溫度系數(shù)大于-40ppmrC,不適合用于衛(wèi)星通信的Ka波段中使用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種Ka波段用環(huán)保微波介質(zhì)陶瓷，其具有降低燒成溫度節(jié)能、中等介電常數(shù)、高品質(zhì)因數(shù)、穩(wěn)定的諧振頻率溫度特性。其應用于Ka波段介質(zhì)諧振器、濾波器以及振蕩器中，可以使體積小，價格便宜。本發(fā)明解決的技術方案如下一種Ka波段用環(huán)保微波介質(zhì)陶瓷，主要含有以下成份的重量百分比①主成分三氧化二釹Nd20376.580.5%;氧化鋅Zn09.19.8%;二氧化鈦Ti0299.7%;氧化鈷Co20303.8%;②微量添加物三氧化二鑭La2O30.10.2%;氧化銅Cu000.5%;氧化釤Sm20300.5%:其制造方法是(1)、先將三氧化二釹麗203、氧化鋅ZnO、二氧化鈦Ti02和氧化鈷Co203按組份要求稱重，放入球磨機的料簡中攪磨68小時；(2)、將球磨好的漿料壓濾后放入高溫爐中，升爐溫至900130(TC干燥煅燒一次完成，時間為35小時；(3)、將煅燒料粉碎，加入三氧化二鑭La203、氧化銅CuO和氧化釤Sm20，球磨后，再加粉體重量的ly。PVA水溶液造粒；(4)、干壓成型，壓制成型的成型壓力為200300Mpa,并且裝缽；(5)、在1180-132(TC下保溫15小時，排膠燒結(jié)一次完成即制得所說的Ka波段用微波介質(zhì)陶瓷。本發(fā)明采用氧化物與添加劑混合固相反應法制備的微晶粉體，其通式為Nd[(Zni-xCoJ1/2Ti1/2]03,其中(Kx《0.5;通過添加微量添加物制得的晶粒細小均勻、氣孔率低和性能優(yōu)良的微波介質(zhì)陶瓷，結(jié)合摻雜改性，可以獲得具有合適的且可調(diào)的介電常數(shù)，在各添加劑的添加范圍內(nèi)都可以獲得很好的微波特性。本發(fā)明微波介質(zhì)陶瓷的通式是Nd[(Zn卜Xox)1/2Ti1/2]03+yLa203+zCuO+mSm203;y、z、m為相對Nd[(Zrh-xCo丄/2Th/2]03重量的混合比系數(shù)；0《y《0.2;0《z《0.5;m《0.5。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下特點1、本發(fā)明的配方中不含PbO,CdO等可揮發(fā)性或重金屬有害物質(zhì)，即本發(fā)明提供的是一種環(huán)保微波介質(zhì)陶瓷。符合綠色環(huán)保的無污染要求。且符合歐共體最新出臺的無鉛標準和廢舊電器回收標注的RHOS和WEEE的嚴格標準要求。能夠?qū)a(chǎn)品出口到世界的任何國家。2、燒結(jié)溫度由原來的135(TC，降到128(TC左右，燒結(jié)溫度的進一步降低，更具有節(jié)能的更大優(yōu)勢；3、性能上有較大的提升現(xiàn)有技術的配方由于在ka波段的Q不到3000,諧振頻率溫度系數(shù)過大土10卯m以上，不符合Ka波段性能的要求，本發(fā)明的配方在Ka波段的Q值達5000，諧振頻率溫度系數(shù)在±3ppm以內(nèi)性能穩(wěn)定可靠。4、且國內(nèi)原料充足，成本低，本發(fā)明可進一步加強和國外進口微波陶瓷的競爭力，加速國產(chǎn)微波陶瓷的大量應用。5、本發(fā)明可作為Ka波段用環(huán)保微波用諧振器、振蕩器和濾波器等電子元器件的關鍵核心材料使用，.而廣泛應用于移動通信、衛(wèi)星通信、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、藍牙技術以及無線局域網(wǎng)(WLA)等現(xiàn)代通信行業(yè)，具有重要的工業(yè)應用價值。此外本發(fā)明還可以同時用于生產(chǎn)Ku的微波介質(zhì)陶瓷諧振器。具體實施例方式本發(fā)明的通過下列方案予以實現(xiàn)。一種Ka波段用環(huán)保微波介質(zhì)陶瓷，含有以下成份的重量百分比①主成分三氧化二釹Nd20376.580.5%;氧化鋅Zn09.19.8%;二氧化鈦Ti0299.7%;氧化鈷Co20303.8%;②微量添加物三氧化二鑭La2O30.10.2%;氧化銅Cu000.5%;氧化釤Sm20300.5%。根據(jù)該主成份和微量添加物的配比以及制造方法，表1給出各實施例的配方和燒結(jié)數(shù)據(jù)，表2給出各實施例的電氣性能數(shù)據(jù)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表1和表2的對比中可以總結(jié)出性能根據(jù)配方變化的趨勢，介電常數(shù)隨X的增大，有減小的趨勢，(^f.值開始有所減小，但在0.2到0.5間變化時，Q*f較穩(wěn)定,按樣例io號的配方附近，可以獲得溫度穩(wěn)定系數(shù)接近于零的高穩(wěn)定性微波介質(zhì)陶瓷，且在一定范圍內(nèi)可根據(jù)要求,方便的調(diào)整配方"203及Cu0的添加，對該微波介質(zhì)陶瓷的性能沒有影響，但對降低燒結(jié)溫度很明顯.當添加配料總重量的0.5%的Cu0時，可以在126(TC完好燒結(jié)。Co^及Sm203對改配方的微波介質(zhì)陶瓷的溫度系數(shù)有一定的調(diào)節(jié)作用，調(diào)節(jié)適當?shù)谋壤?，可以獲得高的溫度穩(wěn)定性微波介質(zhì)陶瓷。權利要求1、一種Ka波段用環(huán)保微波介質(zhì)陶瓷，其特征是主要含有以下成份的重量百分比①主成分三氧化二釹Nd2O376.5～80.5％；氧化鋅ZnO9.1～9.8％；二氧化鈦TiO29～9.7％；氧化鈷Co2O30～3.8％；②微量添加物三氧化二鑭La2O30.1～0.2％；氧化銅CuO0～0.5％；氧化釤Sm2O30～0.5％其制造方法是(1)、先將三氧化二釹Nd2O3、氧化鋅ZnO、二氧化鈦TiO2和氧化鈷Co2O3按組份要求稱重，放入球磨機的料筒中攪磨6～8小時；(2)、將球磨好的漿料壓濾后放入高溫爐中，升爐溫至900～1300℃干燥煅燒一次完成，時間為3～5小時；(3)、將煅燒料粉碎，加入三氧化二鑭La2O3、氧化銅CuO和氧化釤Sm2O，球磨后，再加粉體重量的1％PVA水溶液造粒；(4)、干壓成型，壓制成型的成型壓力為200～300Mpa，并且裝缽；(5)、在1180-1320℃下保溫1～5小時，排膠燒結(jié)一次完成即制得所說的Ka波段用微波介質(zhì)陶瓷。全文摘要本發(fā)明涉及應用于Ka波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)中介質(zhì)諧振器、濾波器以及振蕩器等微波元器件的Ka波段用環(huán)保微波介質(zhì)陶瓷。含有三氧化二釹Nd₂O₃76.5～80.5％；氧化鋅ZnO9.1～9.8％；二氧化鈦TiO₂9～9.7％；氧化鈷Co₂O₃0～3.8％；三氧化二鑭La₂O₃0.1～0.2％；氧化銅CuO0～0.5％；氧化釤Sm₂O₃0～0.5％等組份。將上述組份經(jīng)過稱量、混合球磨、煅燒、粉碎、造粒、成型和燒結(jié)等固相反應工序燒制成微波介質(zhì)陶瓷。其具有降低燒成溫度節(jié)能、中等介電常數(shù)、高品質(zhì)因數(shù)、穩(wěn)定的諧振頻率溫度特性。文檔編號C04B35/50GK101182209SQ20071019241公開日2008年5月21日申請日期2007年11月22日優(yōu)先權日2007年11月22日發(fā)明者劉潭愛,游宗杰,諶曉文,陳功田申請人:郴州高斯貝爾數(shù)碼科技有限公司