[发明专利]一种ZnTiNb2

说明书

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，具体涉及一种ZnTiNb₂O₈系微波介质陶瓷材料及其制备方法。本发明提供的材料，介电常数30‑46，损耗≤1.5×10^‑4，频率温度系数‑10ppm/℃≤τ_f≤+10ppm/℃，主晶相ZnTiNb₂O₈，第二相Zn_0.17Nb_0.33Ti_0.5O₂。将原料ZnO，TiO₂，Nb₂O₅，Co₂O₃和Ta₂O₅按化学通式(Zn_1‑xCo_x)_0.5Ti_0.5(Nb_1‑yTa_y)O₄(0≤x≤0.95mol,y＝0.05‑0.95mol)配比，再通过固相法制得。本发明采用Co和Ta离子分别取代Zn、Nb离子，形成有限固溶体，超出固溶部分形成了温度系数为正的第二相，从而调节频率温度系数近0，且保持了良好的微波性能，其制备方法工艺简单，易于工业化生产。

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，具体涉及一种ZnTiNb₂O₈系微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是指应用于微波(300MHz到300GHz)频段电路中作为介质材料并实现一种或多种功能的陶瓷材料，是现代通信技术中的基础。

微波电路的集成是实现微波设备小型化、高稳定性和廉价的重要手段。由于金属谐振腔和金属波导体积和重量过大限制了微波集成电路的发展，而微波介质陶瓷制作的谐振器与微波管、微带线等构成的微波混合集成电路，可使器件尺寸达到毫米量级，这就使微波陶瓷成为实现微波控制功能的基础和关键材料。微波介质陶瓷被广泛应用于介质谐振器、滤波器、介质基片、介质波导回路、微波电容、双工器、天线等微波元器件。

应用于微波频段的介电陶瓷，应满足以下要求：(1)适中的介电常数以利于器件的小型化；(2)高的品质因数Q×f值和低的损耗(其中Q～1/tanδ，f是谐振频率)；(3)近零的谐振频率温度系数。

ZnTiNb₂O₈陶瓷具有良好的微波介电性能，ZnTiNb₂O₈：ε_r＝34、Q×f＝42500GHz、τ_f＝－72ppm/℃。但其谐振频率温度稳定系数未能接近于零，温度稳定性不好限制了其应用。通常情况下调节微波介质材料的温度系数得方法有：引入温度系数相反的材料或者进行离子取代。但在ZnTiNb₂O₈中加入温度系数为正值的材料如TiO₂，但无法烧结致密，导致微波介电性能下降。因此在保证材料本身性能参数的前提下，如何有效解决谐振频率温度稳定系数成为一个问题。

发明内容

本发明的发明目的旨在改善谐振频率温度稳定性，提供了一种ZnTiNb₂O₈系微波介质陶瓷材料及其制备方法。

本发明提供的ZnTiNb₂O₈系微波介质陶瓷材料，具有中等介电常数(30-46)，低损耗(≤ 1.5×10^-4)，频率温度系数近零(-10ppm/℃≤τ_f≤+10ppm/℃)，主晶相为ZnTiNb₂O₈，第二相为Zn_0.17Nb_0.33Ti_0.5O₂。