專利名稱：：一種低介電常數(shù)低損耗微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于微波介質(zhì)陶瓷材料
技術領域：
，尤其涉及用于通訊系統(tǒng)中的介質(zhì)天線、介質(zhì)基板等微波元器件的陶瓷材料及其制備方法。
背景技術：
：近年來，低介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料由于能用于制作微波通訊系統(tǒng)和微波電路中的介質(zhì)天線、介質(zhì)基板和其它關鍵器件，所以在民用和軍事上得到廣泛的應用。這些應用對低介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料的要求是(1)一定的介電常數(shù)(Er)；(2)低損耗(即高的品質(zhì)因數(shù)或Q*f0(GHz)值)；(3)趨于零的諧振頻率溫度系數(shù)(τf)，用以保證器件在溫度波動時具有很好的穩(wěn)定性。這些要求極大地限制了大部分陶瓷材料應用于實際器件。目前雖然已開發(fā)出多種低介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料，但是對某一種微波介質(zhì)陶瓷材料而言，當獲得趨于零的諧振頻率的時候，其介電常數(shù)一般為某一定值，當需要改變介電常數(shù)時，往往需要重新選擇材料系列。并且，一般情況下，要求介質(zhì)天線和介質(zhì)基板具有耦合孔，傳統(tǒng)的通過模具產(chǎn)生孔的方法，不僅模具制作復雜，而且在介質(zhì)天線和介質(zhì)基板的生產(chǎn)過程中成品率和生產(chǎn)效率低，不利于大批量生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種具有低介電常數(shù)、低損耗與良好的溫度穩(wěn)定性，且其介電常數(shù)連續(xù)可調(diào)，同時具有良好的機械加工性能的低介電常數(shù)低損耗微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法。本發(fā)明的技術方案是它的組成為(ZrvxLi2x)0·ySi02+awt%TiO2,其中0彡χ彡1，0.5彡y彡1，0彡a彡20;a為占(Zn1^xLi2x)0·ySi02的質(zhì)量分數(shù)。所述χ為0.18-0.22，所述y為0.45-0.55，所述a為11.0-11.9。本發(fā)明按以下步驟制備1)、先將氧化鋅、碳酸鋰、二氧化硅按所述(ZrvxLi2x)O·ySi02通式配制，均勻混合，在1100°C溫度下預燒3.5-4.5小時，合成通式為(ZrvxLi2x)O^ySiO2W主成分，其中O^x^1，0.5≤y≤1；制成粉狀；2)、往主成分中投入粉狀TiO2,混合，得粉狀混合料；所述TiO2和所述主成分總重量為100%，其中TiO2占總重量的awt%；3)、制坯、燒結；將所述粉狀混合料壓制成形，在1200-1280°C的溫度中保持3.5-4.5小時，出料，冷卻，制得。本發(fā)明選用特定τf調(diào)節(jié)劑TiO2,使得材料的介電常數(shù)79，高品質(zhì)因數(shù)Q*f0值、頻率溫度系數(shù)τf可調(diào)，同時材料制備工藝簡單、對設備和車間環(huán)境無特殊要求，便于批量生產(chǎn)及應用推廣。采用本發(fā)明配方及制備方法組成的本發(fā)明，可得到Er=79，Q*fO>10000GHz，諧振頻率系數(shù)τf<=10的微波介質(zhì)陶瓷，性能指標可滿足微波介質(zhì)陶瓷材料要求。本發(fā)明材料使用成本低、工藝穩(wěn)定、重現(xiàn)性好，可用于多層介質(zhì)天線、巴倫、各類濾波器等多層頻率器件設計生產(chǎn)，模具簡單，加工方便，有利于大批量生產(chǎn)。用本發(fā)明生產(chǎn)的介質(zhì)陶瓷材料具有良好的機械加工性能且其介電常數(shù)連續(xù)可調(diào)，便于產(chǎn)品加工和設計開發(fā)。具體實施例方式實施例一1、按Zn1O·0.5Si02配制主原料80kg。在1100°C溫度下預燒3.5小時，合成通式為Zn1O·0.5Si02的主成分，制成粉狀；2、往主成分中投入20kg粉狀TiO2,混合，得粉狀混合料；3、制坯、燒結；將所述粉狀混合料壓制成形，在1200°C的溫度中保持3.5小時，出料，冷卻，制得。實施例二1、按Li2O·SiO2配制主原料80kg。在1100°C溫度下預燒4.5小時，合成通式為Li2O·SiO2的主成分，制成粉狀；2、往主成分中投入Ilkg粉狀TiO2,混合，得粉狀混合料；3、制坯、燒結；將所述粉狀混合料壓制成形，在1280°C的溫度中保持4.5小時，出料，冷卻，制得。實施例三1、按(Zna5Li)O'(XSSiO2配制主原料80kg。在1100°C溫度下預燒4小時，合成通式為(Zna5Li)O·0.SSiO2的主成分，制成粉狀；2、往主成分中投入11.9kg粉狀TiO2,混合，得粉狀混合料；3、制坯、燒結；將所述粉狀混合料壓制成形，在1250°C的溫度中保持4小時，出料，冷卻，制得。實施例四1、按(Zna5Li)O'(XSSiO2配制主原料80kg。在1100°C溫度下預燒4小時，合成通式為(Zna5Li)O·0.SSiO2的主成分，制成粉狀；2、制坯、燒結；將所述粉狀混合料壓制成形，在1250°C的溫度中保持4小時，出料，冷卻，制得。本發(fā)明將參照下述的實施進一步詳細說明首先，氧化鋅(上海京華)、碳酸鋰(廣州光華)、二氧化硅(上海凌峰)按(ZrvxLi2x)O·ySi02K學式配料混合配料，置于聚氨酯球磨罐中，加入氧化锫球和無水乙醇球磨混合20h，烘干后在箱式爐1100°C預燒4h，合成主成分(ZrvxLi2x)O·ySi02。將合成的主成分(ZrvxLi2x)0-ySi02及TiO2(金紅石)原料按瓷料組成配料，置于聚氨酯球磨罐中，加入氧化锫球和無水乙醇混合20h，烘干，加入12襯％聚乙烯醇(PVA)粘合劑造粒，在IOOMpa壓力下壓制成直徑18mm，厚度IOmm的圓薄片，在1240°C。燒結4h。為了測量樣品的介電性能，首先將圓柱狀陶瓷樣品在1200目金鋼砂紙上打磨，然后將其用超聲波在酒精中清洗。對本發(fā)明的制成品采用AilmentE5071B網(wǎng)絡分析儀進行檢測，根據(jù)空腔法用微波頻率的橫向電場(TE011模)分析樣品的介電性能，測試頻率在68GHz。通過測量介質(zhì)諧振器的諧振頻率隨溫度的變化率得到樣品的諧振頻率溫度系數(shù)，測量的溫度范圍<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>表1可見，隨著y增大，陶瓷樣品的Er和品質(zhì)因數(shù)Q*f0值降低，τf向負溫度系數(shù)方向移動。Li的摻入拓寬了燒結溫區(qū)，X(Li)含量增加時，Q*f0值降低。添加Ti02可起調(diào)節(jié)τf作用，隨a(Ti02)含量增加，陶瓷樣品的Er升高，Q*f0值降低，τf向正溫度系數(shù)方向移動。在本實施各項性能最佳成分中，x=0.2,y=0.5,a=11.4,的組分點在1240°C燒結具有最佳的微波介電性能=Er=8.44，Q*f0=15500GHz,τf=4.8PPm。該組分材料可用于多層介質(zhì)天線、巴倫、各類濾波器等多層頻率器件設計生產(chǎn)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>上述結果與現(xiàn)有技術相比可知本發(fā)明具有低損耗與良好溫度穩(wěn)定性，且具有良好的微波介質(zhì)性能，介電常數(shù)為79，品質(zhì)因數(shù)Qf>12000GHz，頻率溫度系數(shù)可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。權利要求一種低介電常數(shù)低損耗微波介質(zhì)陶瓷，其特征在于，它的組成為(Zn1-xLi2x)O·ySiO2+awt％TiO2，其中0≤x≤1，0.5≤y≤1，0≤a≤20；a為占(Zn1-xLi2x)O·ySiO2的質(zhì)量分數(shù)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種低介電常數(shù)低損耗微波介質(zhì)陶瓷，其特征在于，所述χ為0.18-0.22，所述y為0.45-0.55，所述a為11.0-11.9。3.一種制備權利要求1所述的一種低介電常數(shù)低損耗微波介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征在于，按以下步驟制備1)、先將氧化鋅、碳酸鋰、二氧化硅按所述(ZrvxLi2x)O^ySiO2通式配制，均勻混合，在1100°C溫度下預燒3.5-4.5小時，合成通式為(ZrvxLi2x)0·ySi02的主成分，其中O^x^1，0.5彡y彡1；制成粉狀；2)、往主成分中投入粉狀TiO2,混合，得粉狀混合料；所述TiO2和所述主成分總重量為100%，其中TiO2占總重量的awt%；3)、制坯、燒結；將所述粉狀混合料壓制成形，在1200-1280°C的溫度中保持3.5-4.5小時，出料，冷卻，制得。全文摘要一種低介電常數(shù)低損耗微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法，屬于微波介質(zhì)陶瓷材料
技術領域：
。具有低介電常數(shù)、低損耗與良好的溫度穩(wěn)定性，且其介電常數(shù)連續(xù)可調(diào)，同時具有良好的機械加工性能。它的組成為(Zn1-xLi2x)O·ySiO2+awt％TiO2，其中0≤x≤1，0.5≤y≤1，0≤a≤20；a為占(Zn1-xLi2x)O·ySiO2的質(zhì)量分數(shù)。本發(fā)明按以下步驟制備1)先將氧化鋅、碳酸鋰、二氧化硅按所述(Zn1-xLi2x)O·ySiO2通式配制，混合，預燒，合成主成分；制成粉狀；2)往主成分中投入粉狀TiO2，混合，得粉狀混合料；3)制坯、燒結。本發(fā)明選用特定τf調(diào)節(jié)劑TiO2，使得材料的介電常數(shù)7～9，高品質(zhì)因數(shù)Q＊f0值、頻率溫度系數(shù)τf可調(diào)，同時材料制備工藝簡單、對設備和車間環(huán)境無特殊要求，便于批量生產(chǎn)及應用推廣。文檔編號C04B35/14GK101817674SQ20101015678公開日2010年9月1日申請日期2010年4月27日優(yōu)先權日2010年4月27日發(fā)明者嚴盛喜,張益勇,趙明,韋玉華申請人:江蘇江佳電子股份有限公司