[发明专利]一种具有高品质因数的镁锆铌钽系微波介质陶瓷

说明书

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，涉及一种以镁锆铌系统微波介质陶瓷为基础，以少量钽离子取代铌离子，来制备高品质因数镁锆铌钽系微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

现代移动通信的迅速发展，推动着各类微波移动通信终端设备向小型化、轻量化、多功能化及低成本化的方向快速发展。微波介质陶瓷为现代移动通讯、卫星通讯和军用雷达所用谐振器、滤波器、介质基板等微波元器件的关键材料。微波介质陶瓷对于制造更小的器件和提高微波集成电路的封装密度非常有效。用于制作介质谐振器、滤波器等器件的介质陶瓷，须满足以下条件：较高的相对介电常数(ε_r)以实现器件的小型化和提高集成度，较低介电损耗(介电损耗正切角tanδ)以提高选频特性，趋近于零的谐振频率温度系数(τ_f)以提高温度稳定性。

钨锰铁矿结构的镁锆铌系统(MgZrNb₂O₈)系陶瓷是近年来新开发的新型低损耗微波介质陶瓷，具有良好的微波介电性能引起人们的广泛关注，具有小型化、高稳定、廉价及集成化等优点。本发明采用传统固相法，以钽离子对铌离子进行取代，进一步提高其微波介电性能，制备出品质因数更高的镁锆铌钽系统(MgZr(Nb_1-xTa_x)₂O₈)微波介质陶瓷，

发明内容

本发明的目的，是为进一步提高镁锆铌(MgZrNb₂O₈)系微波介质陶瓷的微波介电性能，以MgO、ZrO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅为主要原料，制备出一种钽离子取代铌离子、高品质因数镁锆铌钽系微波介质陶瓷：MgZr(Nb_1-xTa_x)₂O₈微波介质陶瓷,其中0＜x≤0.1。

本发明通过如下技术方案予以实现，具有以下步骤：

(1)将MgO、ZrO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅原料，按化学式MgZr(Nb_1-xTa_x)₂O₈，其中0＜x≤0.1进行配料，按原料：去离子水：氧化锆球质量比为2：16：15的比例加入球磨罐中，在球磨机上球磨10小时；

(2)将步骤(1)球磨后的原料置于110℃温度条件下烘干，待样品原料干燥后，过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；

(3)将步骤(2)混合均匀的粉料于1100℃预烧2小时；

(4)在步骤(3)预烧后的陶瓷粉料放入球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，在球磨机上球磨10小时；烘干后在陶瓷粉料中外加8％重量百分比的石蜡进行造粒，过60目筛，再用粉末压片机压制成坯体；

(5)将在步骤(4)的坯体于1280℃-1320℃烧结，保温4小时，制得高性能镁锆铌钽系微波介质陶瓷。

所述步骤(1)的MgO、ZrO₂、SnO₂、Nb₂O₅原料的质量纯度大于99.9％。

所述步骤(1)、步骤(4)的球磨机为行星式球磨机。

所述步骤(1)的x＝0.1。

所述步骤(4)的粉末压片机的压力为6Mpa。

所述步骤(4)的坯体为直径10mm，厚度5mm的圆柱体。

所述步骤(5)的烧结温度为1300℃，保温时间4小时。

本发明以MgZrNb₂O₈微波介质陶瓷为基础，用Ta离子对Nb离子进行一定含量的取代，成功地获得了微波介电性能较高的微波介质陶瓷：在x＝0.1时在1300℃烧结其品质因数达到88440GHz、介电常数约为23，谐振频率温度系数为-52ppm/℃。本发明的制备工艺简单，过程无污染，微波介电性能优异，是一种很有前途的微波介质材料。

具体实施方式