專利名稱：：低損耗高頻介質(zhì)陶瓷及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于電子信息材料與元器件領(lǐng)域，尤其涉及一種以ZnO-Nb20s-2Ti02為基料，以Sn02和CaO為添加劑所制成的高頻介質(zhì)陶瓷。
背景技術(shù)：
：隨著衛(wèi)星通信和電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)高頻介質(zhì)陶瓷材料及元器件的需求越來(lái)越大，要求越來(lái)越高。目前關(guān)于高頻介質(zhì)陶瓷材料的研究開(kāi)發(fā)主要圍繞以下幾個(gè)方面開(kāi)展①追求低損耗的極限，研究己有材料的低損耗化；②探索較高的相對(duì)介電常數(shù)；③追求近零的溫度系數(shù)。適用于高頻介質(zhì)陶瓷材料的體系很多，鈮/鉭酸鹽系陶瓷材料以其優(yōu)異的介電性能漸漸受到了研究者的廣泛關(guān)注，但國(guó)內(nèi)外對(duì)ZnO-Nb205-Ti02系陶瓷材料的報(bào)道還很少見(jiàn)，Kim等人首先對(duì)(l-x)ZnNb206-xTi02系的相組成及其微波介電性能進(jìn)行了研究，指出在錳鉭礦結(jié)構(gòu)及金紅石結(jié)構(gòu)共存區(qū)域Q值為10000(其介電損耗大約為1x10—4),介電常數(shù)為3445。張啟龍等報(bào)道Sn02摻雜的ZnO-Nb205-Ti02陶瓷材料，其最佳介電性能為Q值14892(介電損耗大約為0.67xl(T4)，介電常數(shù)為50.3，但燒結(jié)溫度為U50。C。張迎春報(bào)道的ZnNb2G.x)TixO(6.3x)系陶瓷材料最高Q值為75500(介電損耗大約為0.132"04),但其介電常數(shù)為24,且燒結(jié)溫度為1200°C。為了進(jìn)一步降低ZnO-Nb2(VTi02陶瓷材料的介電損耗，提高其介電常數(shù)，探索中介低損耗高頻介質(zhì)材料，本發(fā)明通過(guò)對(duì)ZnO-Nb205-Ti02系陶瓷材料的相組成，結(jié)合其高頻介電性能的研究，并嘗試不同的工藝制備過(guò)程，在ZnO-Nb20s-2Ti02系統(tǒng)中添加Sn02和CaO，來(lái)改善ZnO-Nb205-2Ti02的高頻介電性能，降低其介電損耗。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種介電損耗低、介電常數(shù)相對(duì)較高、同時(shí)保持優(yōu)異的介電性能的高頻介質(zhì)陶瓷。1本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。一種低損耗高頻介質(zhì)陶瓷，以ZnO-Nb205-2Ti02為基料，Sn02和CaO為添加劑，按配方通式xCaO-(l-x)ZnO-Nb205-ySn02-(2-y)Ti02配料，其中0<x50.16,(Xy^O.l。低損耗高頻介質(zhì)陶瓷的制備方法，歩驟如下(1)將原料ZnO、Nb20s和Ti02按配方通式xCaO-(l-x)ZnO-Nb205-ySn02-(2-y)Ti02進(jìn)行配料，其中0<x^).16,0<y^).l;按混合原料去離子水鋯球的質(zhì)量比為1:1:2.5的比例加入球磨罐中，在球磨機(jī)上球磨24-30小時(shí)；(2)將球磨后的原料于干燥箱中烘干，然后于卯0'C預(yù)燒3~6小時(shí)合成前驅(qū)體；(3)在上述前驅(qū)體中加入質(zhì)量百分比為5~8%的石蠟作為粘合劑進(jìn)行造粒，過(guò)篩后，再用粉末壓片機(jī)以610MPa的壓力壓成生坯；(4)將生坯于1040110(TC燒結(jié)，保溫36小時(shí)。所述歩驟(1)的球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為400r/min。所述歩驟(2)采用紅外干燥箱于8012(TC下烘干。本發(fā)明的有益效果是，提供了一種介電損耗低、介屯常數(shù)相對(duì)較高、同時(shí)保持了優(yōu)異的介電性能的高頻介質(zhì)陶瓷。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一歩描述。本發(fā)明采用分析純?cè)希?依配方進(jìn)行配料、混合，按混合原料去離子水鋯球的質(zhì)量比為1:1:2.5的比例加入尼龍球磨罐中，在轉(zhuǎn)速為400r/min行星式球磨機(jī)上球磨2430小時(shí)；在1500W紅外干燥箱中于8012(TC烘干，在900'C預(yù)燒36h，制得熔塊(即前驅(qū)體)；在此熔塊中加入質(zhì)量百分比為6%的石蠟作為粘合劑進(jìn)行造粒，過(guò)篩后，再用粉末壓片機(jī)以6MPa的壓力壓成生坯，將生坯于10401100'C燒結(jié)36小時(shí)制得高頻介質(zhì)陶瓷。本發(fā)明的具體實(shí)施例的原料組成關(guān)系詳見(jiàn)表1。表l<table>Complextableseetheoriginaldocumentpage4<table>本發(fā)明測(cè)試方法和檢測(cè)設(shè)備如下:1.介電常數(shù)e、損耗tanS的測(cè)試采用HEWLETTPACKARD4278A電容測(cè)試儀，測(cè)量電容器的電容量C和介電損耗tanS(測(cè)試頻率為lMHz)，并通過(guò)下面的公式計(jì)算介電常數(shù)Sr:Agilent4285ALCR測(cè)試儀測(cè)量電容器的電容量C和介電損耗tanS(測(cè)試頻率為lMHz)，并通過(guò)下面的公式計(jì)算介電常數(shù)s:<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中C為圓片電容器的電容量，單位為pF;d為圓片電容器的介質(zhì)厚度，單位為cm;D為圓片電容器的介質(zhì)直徑，單位為cm;d和D均由電子螺旋測(cè)微器測(cè)出，并取平均值。2.溫度系數(shù)OCe的測(cè)試用GZ-ESPECMC-710P型高低溫箱、HEWLETTPACKARD4278A電容測(cè)試儀及HM27002型C-T參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量不同溫度下的電容量，從而求出電容器的電容量溫度系數(shù)ac(測(cè)試頻率為lMHz)，其計(jì)算公式如下<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中，C25為電容器在25'C時(shí)的電容量C85為電容器在85'C時(shí)的電容量上述實(shí)施例的相關(guān)工藝參數(shù)和介電性能的測(cè)試結(jié)果(在頻率為lMHz測(cè)試)詳見(jiàn)表2。表2<table>complextableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>complextableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，很多細(xì)節(jié)的變化是可能的'但這并不因此違背本發(fā)明的范圍和精神。權(quán)利要求1.一種低損耗高頻介質(zhì)陶瓷，其特征在于，以ZnO-Nb2O5-2TiO2為基料，SnO2和CaO為添加劑，按配方通式xCaO-(1-x)ZnO-Nb2O5-ySnO2-(2-y)TiO2配料，其中0＜x≤0.16，0＜y≤0.1。2.權(quán)利要求1低損耗高頻介質(zhì)陶瓷的制備方法，歩驟如下(1)將原料ZnO、Nb20s和Ti02按配方通式xCaO-(l-x)ZnO-Nb205-ySn02-(2-y)Ti02進(jìn)行配料，其中0<x≤0.16，0<y≤0.l;按混合原料去離子水鋯球的質(zhì)量比為1:1:2.5的比例加入球磨罐中，在球磨機(jī)上球磨2430小時(shí)；(2)將球磨后的原料于干燥箱中烘干，然后于900≤預(yù)燒36小時(shí)合成前驅(qū)體；(3)在上述前驅(qū)體中加入質(zhì)量百分比為58%的石蠟作為粘合劑進(jìn)行造粒，過(guò)篩后，再用粉末壓片機(jī)以610MPa的壓力壓成生坯；(4)將生坯于10401100≤燒結(jié)，保溫36小時(shí)。3.根據(jù)權(quán)利要求2的低損耗高頻介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)的球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為400r/min。4.根據(jù)權(quán)利要求2的低損耗高頻介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)采用紅外干燥箱于80120≤下烘干。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種低損耗高頻介質(zhì)陶瓷及其制備方法，其組成及摩爾百分比含量為xCaO-(1-x)ZnO-Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub>-ySnO<sub>2</sub>-(2-y)TiO<sub>2</sub>，其中0≤x≤0.16，0≤y≤0.1。制備步驟為(1)配料、球磨；(2)烘干、預(yù)燒、合成前驅(qū)體；(3)造粒、壓制成型(4)燒成。本發(fā)明提供了一種制備工藝簡(jiǎn)單、燒結(jié)溫度低(1100℃以下)、介電損耗低、介電常數(shù)相對(duì)較高、同時(shí)保持了優(yōu)異的介電性能的高頻介質(zhì)陶瓷，應(yīng)用于電子信息材料與元器件領(lǐng)域。文檔編號(hào)C04B35/462GK101343179SQ20081005413公開(kāi)日2009年1月14日申請(qǐng)日期2008年8月15日優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日發(fā)明者廖擎瑋,平張,李玲霞,王洪茹申請(qǐng)人:天津大學(xué)