[发明专利]具有较低烧结温度的微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于电子信息材料与元器件的，尤其涉及一种以组分为特征的基于(Mg_1-xSn_x)TiO₃系统的微波介质陶瓷。

背景技术

微波介质陶瓷是指在用于微波波段(UHF、SHF频段)电路中作为介质材料并完成一种或者多种功能的陶瓷。由微波功能陶瓷制作的介质谐振器被广泛应用于现代通讯装置中，与传统的金属谐振器相比，它具有体积小、重量轻、成本低等优点。随着微波无线通讯工作频率的不断增加，对具有极低损耗、介电常数在10-20范围内的新型低成本介质材料的需求日益迫切。

目前微波介质陶瓷材料多采用常规的高温固相反应方法制备，烧结温度达1400℃-1600℃，不仅烧结时间长，很难获得均匀、致密的显微结构，而且组分易挥发，使产物偏离预期的组成并形成多相结构，从而导致材料性能的劣化和不稳定性。

近年来，MgO-TiO₂系统受到研究者的广泛关注，引起人们的极大研究兴趣，这是因为与以往微波介质陶瓷体系相比，MgTiO₃是一种典型的钛铁矿结构的微波介质材料，在微波频段内具有优异的介电性能：ε_r≈17，Q×f≈160,000GHz，τ_f≈-45×10^-6/℃，但其谐振频率温度系数是很大的负值，且烧结温度高达1400℃，所以对于MgO-TiO₂系统的研究主要集中在不降低其微波品质因数的前提下，如何采取有效措施降低系统的烧结温度和调节其谐振频率温度系数。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的高温固相反应方法的不足，提供一种在保持其高品质因数前提下降低该体系的烧结温度、并获得接近于零的谐振频率温度系数的一种基于(Mg_1-xSn_x)TiO₃系统的介质陶瓷材料。

本发明通过如下技术方案予以实现。

具有较低烧结温度的微波介质陶瓷，其组分为(Mg_1-xSn_x)TiO₃，其中x＝0.03-0.1，其原料摩尔百分比含量为TiO₂50％、MgO 45-48.5％、SnO₂1.5-5％。

具有较低烧结温度的微波介质陶瓷的制备方法，采用固相合成工艺，具有如下步骤：

(1)依照微波介质陶瓷组分(Mg_1-xSn_x)TiO₃，其中，x＝0.03-0.1，按原料摩尔百分比含量为TiO₂50％、MgO 45-48.5％、SnO₂1.5-5％配料，按原料、去离子水和ZrO₂球的重量比＝1∶1∶1.5的比例加入聚酯罐，在球磨机上球磨，出料后置于干燥箱中120℃下烘干；

(2)将步骤(1)烘干后的原料，于高温电炉中1100℃煅烧，合成前驱体；再按前驱体、去离子水和ZrO₂球的重量比＝1∶1∶1.5的比例进行球磨，再于100℃烘干得到陶瓷粉料；

(3)将步骤(2)制得的陶瓷粉料中外加重量百分比含量为5-6％的石蜡作为粘合剂，进行造粒，经单轴模压制成生坯；在高温电炉中烧结，烧结过程为：经2-3h升温至550℃，保温2h排除粘合剂，再经2-3h升温至1150-1250℃，保温6-8h后随炉降温，制得微波介质陶瓷。

(4)将步骤(3)制得的微波介质陶瓷进行物理及介电性能检测。

所述步骤(1)的球磨机为QM-TSP行星式微粒球磨机，球磨时间为6-24h。

所述步骤(2)的煅烧时间为4-10h，球磨时间为6-24h。

所述步骤(3)的单轴模压的压力为120-380Mpa。