[发明专利]低温烧结的ZnO-MgO-TiO2体系微波陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用于微波电子元器件的陶瓷材料及其制造方法，特别是涉及一种适 用于高性能微波电容器、滤波器等微波器件的低温烧结的ZnO-MgO-TiO₂体系微波介质陶 瓷及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是近30年迅速发展起来的新型功能电子陶瓷。它具有介电常数适中、低 介电损耗、谐振频率温度系数小等优良性能，广泛应用于谐振器、滤波器、介质基片、介 质导波回路中。近年来，随着卫星通信和电子技术的迅猛发展，移动通讯设备向小型化、 集成化、高可靠性和低成本、片式化、环保的方向发展，能与高电导率的金属材料如低钯 AgPd或Cu共烧的微波介质陶瓷材料成为发展的主流。

作为微波陶瓷材料，不仅要求合适的介电常数，低的介电损耗和小的谐振频率温度系 数，也要考虑材料的传热系数，绝缘电阻和相对密度等因素；对多层微波元器件而言，还 要求微波材料有低的烧结温度，以便与高电导率的铜或银钯金属内电极共烧。Zhang.Q.L等 人于2005年在Materials Letters中发表的《低温共烧多层钛酸锌陶瓷的烧结特性及微波特 性》中提到制备的ZnTiO₃体系其介电常数达到27，Q*f值大约20,000，谐振频率温度系 数为2ppm/℃，但绝缘电阻较低，限制了它的应用范围；中国发明专利申请CN1793025A 公开了一种在中温1000-1100℃烧结的ZnO-MgO-TiO₂微波介质陶瓷，但该专利采用B₂O₃为烧结助剂，易引起介质浆料性能的异常变化，影响浆料的流延和压合性能；另外，采用 价格昂贵且电阻率相对高的Ag₇₀Pd₃₀内电极材料将导致器件高的成本和低的品质因数。

目前大多数商用微波介质陶瓷的烧结温度均在1200～1500℃，如BaTi₄O₉、Ba₂Ti₉O₂₀、 (Zn，Sn)TiO₄，它们的烧结温度远远高于Cu、Ag的熔点，用该类材料制备叠层器件时 需要采用昂贵且电阻高的的Ag₇₀Pd₃₀或Ag₃₅Pd₆₅电极材料，成本高、微波损耗大。

发明内容

本发明的目的是为了满足移动通信对微波元器件片式化、小型化、射频化的要求，提 供一种介电性能优异、能够在较低温度下烧成的微波介质陶瓷材料及其制备方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种低温烧结的ZnO-MgO-TiO₂体系微波陶瓷材料：以摩尔百分比含量计，该陶瓷材 料原料配方组成为：ZnO 30～45％、MgO2～14％、TiO₂ 50～60％和烧结助剂；烧结助剂为原 料总重量的0.1～8％；所述的烧结助剂为3ZnO·B₂O₃、ZnO·B₂O₃、2ZnO·3B₂O₃中的一种或多 种。

所述陶瓷材料原料还包括添加剂，所述的添加剂为MnCO₃、MnO₂、CuO、Sb₂O₃、Sb₂O₅和SnO₂的一种或多种，占原料总重量的0.02～2.5％；。

所述的微波陶瓷材料介电常数为20～35，Q×f＝10000～70000GHz、谐振频率温度系数 τ_f＝0±30ppm/℃，绝缘电阻率ρ为5.0×10¹¹Ω·cm～2.2×10¹⁴Ω·cm。

低温烧结的ZnO-MgO-TiO₂体系微波陶瓷材料的制备方法包括如下步骤：