[发明专利]一种低温烧结改性NiO-Ta2

说明书

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，具体为一种低温烧结改性NiO‑Ta₂O₅基微波介质陶瓷材料及其制备方法。是以离子掺杂改性为指导依据，不仅考虑到以相近半径的离子进行取代，如Zn²⁺取代Ni²⁺离子，V⁵⁺取代Ta⁵⁺离子；同时选择的掺杂氧化物仍具有低熔点的性质。因此可以实现改善NiO‑Ta₂O₅基陶瓷材料微波介电性能的同时仍能降低适宜的烧结温度。在本发明中，通过调节各原料的摩尔含量，直接一次合成了具有低温烧结、温度稳定且微波介电性能优异的NiO‑Ta₂O₅基陶瓷材料，可广泛应用于LTCC技术领域。

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，涉及一种低温烧结改性NiO-Ta₂O₅基微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着移动通讯不断向高频化方向发展，电子元器件诸如介质滤波器、介质谐振器天线、介质波导等的重要性凸显，而微波介质陶瓷能够在300MHz～300GHz范围内发挥功能性，是目前被广泛用于制备上述电子元器件的关键基础性材料。

传统的微波设备重量大且昂贵，通讯行业发展至今，要求电路系统所占空间要尽可能小。作为一种新型的三维集成封装互联技术，低温共烧陶瓷(LTCC)技术因其满足高频应用，为制备内嵌电极的陶瓷模块或整体电路提供了可靠的解决方案，因此开发应用于LTCC技术的陶瓷体系成为该领域研究的重点。

具有四方Tri-rutile晶体结构的NiO-Ta₂O₅陶瓷材料在1400℃下的微波介电性能为：ε_r＝ 25，Q×f＝31200GHz，τ_f＝26ppm/℃，但由于过高的烧结温度导致无法与LTCC技术中的 Ag或Cu电极共烧(与Ag电极共烧需不超过950℃；与Cu电极共烧需不超过1000℃且在还原气氛下进行)，且谐振频率温度系数τ_f值也较大(τ_f值介于±10ppm/℃代表温度稳定性优异)。截至目前也并未发现有针对NiO-Ta₂O₅陶瓷的低温烧结探索。因此，降低NiO-Ta₂O₅基陶瓷的烧结温度并保持微波介电性能是亟需关注的重点。

发明内容

针对上述存在的问题或不足，为解决现有NiO-Ta₂O₅陶瓷因烧结温度过高导致无法与 LTCC技术中的Ag或Cu电极共烧的问题，本发明提供了一种低温烧结改性NiO-Ta₂O₅基微波介质陶瓷材料及其制备方法，在保持优异的微波介电性能的同时实现了低温烧结，其温度稳定，可广泛应用于LTCC技术领域。

本发明提供的一种低温烧结改性NiO-Ta₂O₅基微波介质陶瓷材料，其化学通式为：

(1.587y-0.198xy)ZnO-(2.597y-0.324xy)CuO-(1-x)NiO-(1.855y-0.231xy)B₂O₃-3xSnO₂-(1-x)Ta₂ O₅-(0.284y-0.035xy)V₂O₅；其中0.1≤x≤0.2；0.03≤y≤0.09；经由固相法制备获得；晶体类型为 NiTa₂O₆结构；

该微波介质陶瓷材料的烧结温度为875～950℃，850～900℃大气气氛中预烧；介电常数为 17～21，品质因数Q×f值为14000～23000GHz，谐振频率温度系数为5～10ppm/℃。