[发明专利]一种新型可低温烧结的微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型可低温烧结的微波介质陶瓷，其化学组成为SrZnV₂O₇，采用SrCO₃、ZnO和NH₄VO₃为原料。制备方法为：先按化学计量比进行配料，经球磨、烘干、过筛，于625℃预烧，再经二次球磨、烘干、造粒、成型，于730～760℃烧结，制成可低温烧结的微波介质陶瓷。本发明提供了一种烧结温度低，介电常数为10.96～11.78，品质因数为48475～56664GHz的微波介质陶瓷，其制备工艺简单，在工业上具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，特别涉及一种新型可低温烧结的微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

随着现代通讯技术的不断发展，对电子产品的小型化、便携化、多功能、高可靠和低成本等方面提出了越来越高的要求。以低温共烧陶瓷(LTCC)技术为基础的多层结构设计可有效减小器件体积，是实现元器件向小型化、集成化以及模块化发展的重要途径。LTCC的共烧温度一般低于960℃，由于烧结温度低，可用电阻率低的金属作为多层布线的导体材料，提高组装密度、信号传输速度、并且可内埋于多层基板一次烧成的各种层式微波电子器件。因此，LTCC技术在无线通信、军事及民用领域都有广泛的应用。

微波介质陶瓷作为LTCC技术的关键基础材料，要求具有低的烧结温度、适当的介电常数(ε_r)、高的品质因数(Q×f)和近零的谐振频率温度系数(τ_f)。多数传统的电子陶瓷不能满足LTCC技术对材料的要求，其主要原因在于陶瓷的烧结温度过高。微波介质陶瓷实现低温烧结的主要途径有：添加低熔点氧化物或玻璃相作为烧结助剂、利用湿化学法制备表面活性高的粉体、采用纳米粉体作为原材料等。但是添加烧结助剂容易造成微波介电性能的下降，而采用纳米粉体和化学合成法制粉，原料昂贵，工艺复杂，不利于工业化大量生产。因此，寻找一种制备工艺简单、具有优异的微波介电性能且烧结温度低于960℃的微波介质陶瓷至关重要。我们对化学组成为SrZnV₂O₇的钒酸盐陶瓷进行了烧结特性和微波介电性能的研究，发现SrZnV₂O₇陶瓷具有优异的微波介电性能且烧结温度较低，在LTCC领域有着极大的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种在不添加烧结助剂时就可以在低温下烧结良好，兼具较低介电常数和较高品质因数的新型微波介质陶瓷及其制备方法。

本发明涉及的新型可低温烧结微波介质陶瓷的化学组成为:SrZnV₂O₇。

上述新型可低温烧结的微波介质陶瓷的制备方法，按以下步骤进行：

(1)将纯度为99％以上的SrCO₃、ZnO和NH₄VO₃的原始粉末按SrZnV₂O₇的组成称量配料；

(2)将步骤(1)所得配料同无水乙醇和氧化锆球以质量比1：2：10混合，球磨9小时，在105℃下烘干，再以60目筛网过筛，最后在625℃大气气氛中预烧4小时；

(3)将步骤(2)所得粉料按照粉料：无水乙醇：氧化锆球质量比1：2：10混合，球磨9小时，在105℃下烘干，烘干后添加粘结剂并造粒，然后压制成型，最后在730～760℃大气气氛中烧结4小时；所述的粘接剂采用质量浓度为5％的聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇添加量占粉末总质量的3％。

本发明制备的陶瓷烧结温度低至730～760℃，介电常数为10.96～11.78，品质因数高达48475～56664GHz，制备工艺简单，在工业上具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为实施例1-4的XRD衍射图谱。