[发明专利]中温烧结微波介质陶瓷

说明书

技术领域

本发明属于电子信息材料与元器件领域，尤其涉及一种以MgTiNb₂O₈为化学式的新型中温烧结微波介质陶瓷材料。

技术背景

伴随着地面移动通信、车载雷达、卫星直播电视、全球卫星定位系统(GPS)等微波应用技术的迅速发展，频率高端化、集成化、小型化和低成本化已成为微波技术发展的必然趋势。用微波陶瓷材料可以制成介质谐振器、介质滤波器、双工器、微波介质天线、介质稳频振荡器、介质波导传输线等。这些器件广泛应用于微波技术各个领域。

目前大部分高性能微波介质陶瓷材料烧结温度都较高，极大的限制了其广泛应用。而高烧结温度材料的低温烧结研究大多以牺牲性能为代价。因此，具有高性能中温烧结的微波介质陶瓷材料在本领域的研究与应用方面具有极大的优势。

MgTiNb₂O₈为锰钽矿结构微波介质陶瓷材料，其烧结温度较低(≤1200℃)，且具有良好的微波介电性能，国内外还未见本发明的相关报道。本发明采用传统固相法，制备出了中温烧结的MgTiNb₂O₈微波介质陶瓷，并测试了其微波介电性能。

发明内容

本发明的目的是适应电子信息技术不断向高频化和数字化方向发展需要，提供一种温度稳定性高、中介电常数、高Qf值的新型中温烧结的MgTiNb₂O₈微波介质陶瓷。

本发明通过如下技术方案予以实现。

本发明中温烧结微波介质陶瓷，原料组分及其摩尔百分比含量为MgTiNb₂O₈。

其制备步骤如下：

(1)将原料MgO、Nb₂O₅、TiO₂分别按MgTiNb₂O₈化学式称量配料；

(2)将上述配置好的化学原料混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，原料∶去离子水∶锆球的质量比为1∶1∶1.2，球磨1～12小时，将球磨后的原料于红外干燥箱中烘干，过筛；

(3)将步骤(2)混合均匀的粉料在780℃煅烧3小时合成熔块；

(4)将步骤(3)熔块中外加质量百分比为0.35～0.75％聚乙烯醇放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨4～8小时，烘干后过筛，再用粉末压片机压制成Φ10mm×5mm的圆柱型坯体；

(5)将步骤(4)圆柱型坯体于1100～1200℃烧结2～6小时，制得MgTiNb₂O₈微波介质陶瓷；

(6)用网络分析仪测试微波介质陶瓷的微波介电性能。

所述步骤(1)的原料为纯度大于99.9％的分析纯原料。

所述步骤(2)的球磨后的原料于红外干燥箱中100～120℃烘干。

所述步骤(4)的坯体为Φ10mm×5mm的圆柱型坯体，压片机的表压力为6～10MPa。

本发明的有益效果是，提供了一种中温烧结的MgTiNb₂O₈微波介质陶瓷，其烧结温度低，为1100～1200℃，介电常数为28～32，品质因数高，为36,000～60,000GHz，温度稳定性好，谐振频率温度系数为-7.4～31×10^-6/℃。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

本发明采用纯度大于99.9％的分析纯原料，依MgTiNb₂O₈的化学计量比进行配料、混合，按混合原料∶去离子水∶锆球的质量比为1∶1∶1.2的比例加入尼龙球磨罐中，在转速为400r/min行星式球磨机上球磨1～12小时，在1500W红外干燥箱中于100～120℃烘干；于780℃预烧3h，制得熔块；在此熔块中外加质量百分比为0.35～0.75％聚乙烯醇放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨4～8小时，烘干后过筛，再用粉末压片机以6～10MPa的压力压制成Φ10mm×5mm的圆柱型坯体；将圆柱型坯体于1100～1200℃烧结2～6小时，制得微波介质陶瓷。

本发明具体实施例的原料配比为：1.0442克MgO、6.8866克Nb₂O₅、2.0692克TiO₂。