[发明专利]一种微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子信息材料与微波元器件领域，具体地，涉及一种低温烧结的微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

现代移动通信、无线局域网、军事雷达等设备正趋向于小型、轻量、高频、多功能及低成本化方向发展，对以微波介质陶瓷为基础的微波元器件提出了更高的要求。为满足此要求，利用低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics，简称LTCC)技术设计制造片式多层微波器件已成为当今的研究热点。低温共烧技术的核心是研制能与高电导率Ag或Cu电极共烧的LTCC微波介质陶瓷。目前，已有部分低温烧结技术的研究报道，但是，该技术存在以下问题：（1）液相烧结机制研究很少，降温很困难；（2）烧结温度虽可降至Ag电极熔点以下，但低温烧结陶瓷微波介电性能大幅度降低，而且烧结助剂的用量较大，如添加2wt％B₂O₃-6wt％Bi₂O₃烧结助剂的CLNT陶瓷在920℃烧结致密，导致Qf值明显降低，仅为10600GHz，同时增加了生产成本。

因此，研发一种能够实现微波介质陶瓷的低温烧结、保证微波介质陶瓷微波介电性能稳定性且能够降低生产成本的微波介质陶瓷及其制备方法，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种能够实现微波介质陶瓷的低温烧结、保证微波介质陶瓷微波介电性能稳定性且能够降低生产成本的微波介质陶瓷及其制备方法。

本发明的发明人在研究中意外发现，在微波介质陶瓷中选择Zr_x(A_1/3R_2/3)_1-xTiO₄(0.2≤x≤0.6；A为Zn或Mg；R为Nb或Ta)作为陶瓷基料，一方面，因为该陶瓷基料的固有烧结温度低（1150℃左右），有利于微波介质陶瓷低温烧结的实现；另一方面，在该陶瓷基料中仅通过添加少量的烧结助剂即可得到高Q值高介电常数的低温烧结（烧结温度降低至950℃以下）微波介质陶瓷，因为添加少量的烧结助剂对陶瓷的微波介电性能影响很小，能够有效保证陶瓷微波介电性能的稳定性，克服了大量烧结助剂的引入造成陶瓷Qf值明显降低的缺陷，同时因为烧结助剂用量少，也可以大大降低生产成本。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷含有陶瓷基料Zr_x(A_1/3R_2/3)_1-xTiO₄和烧结助剂，所述陶瓷基料和所述烧结助剂的重量比为1:0.02-0.06，其中，在Zr_x(A_1/3R_2/3)_1-xTiO₄中，0.2≤x≤0.6，A为Zn或Mg，R为Nb或Ta。

第二方面，本发明提供了一种微波介质陶瓷的制备方法，该方法包括：将陶瓷基料Zr_x(A_1/3R_2/3)_1-xTiO₄、烧结助剂和粘合剂混合，并将得到的混合物依次进行造粒、压制和烧结，其中，所述陶瓷基料和所述烧结助剂的用量的重量比为1:0.02-0.06；在Zr_x(A_1/3R_2/3)_1-xTiO₄中，0.2≤x≤0.6，A为Zn或Mg，R为Nb或Ta。