專利名稱：：較低溫度燒結(jié)的高介低損耗介質(zhì)陶瓷及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于電子信息材料與元器件的，尤其涉及一種以Ag(Nb,Ta)0:,為基料的高頻介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是通信產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展及移動(dòng)通訊的不斷普及，對(duì)電子材料的要求越來越苛刻，迫切需要開發(fā)出高性能、高穩(wěn)定性、小型化的電子器件。高頻介質(zhì)元器件是影響通訊質(zhì)量的關(guān)鍵元件之一，而高頻介質(zhì)瓷料是制備高頻介質(zhì)器件的關(guān)鍵材料。Ag(Nb，Ta)03是一種新型的高頻介質(zhì)體系，其介電常數(shù)較高、介電損耗較低。但是，該體系的分解溫度比燒結(jié)溫度低，容易在燒結(jié)過程中發(fā)生分解，使得該體系的損耗急劇增加，影響其介電性能。另外，實(shí)現(xiàn)低功耗、高性能是當(dāng)前電子器件發(fā)展的一大趨勢(shì)，要在保證性能的前提下盡可能地降低成本，是實(shí)現(xiàn)陶瓷低溫?zé)Y(jié)的關(guān)鍵技術(shù)之一。采用化學(xué)法制成的陶瓷能在低溫下燒結(jié)，但是由于該制備過程復(fù)雜，并且采用了具有強(qiáng)腐蝕性的氫氟酸和硝酸，使得該方法受到了一定程度的限制。目前，最常用的實(shí)現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)的方法是摻雜適當(dāng)?shù)难趸锘虻腿埸c(diǎn)玻璃等燒結(jié)助劑；選擇固有燒結(jié)溫度低的微波介質(zhì)陶瓷材料；采用納米粉料促進(jìn)燒結(jié)溫度的降低。其中，利用摻雜燒結(jié)助劑來實(shí)現(xiàn)介質(zhì)陶瓷的低溫?zé)Y(jié)是最常見、最經(jīng)濟(jì)的一種方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中介質(zhì)陶瓷材料燒結(jié)溫度偏高的缺點(diǎn)，也為避免化學(xué)法低溫制備介質(zhì)陶瓷材料采用強(qiáng)腐蝕性氫氟酸和硝酸的不足，提供一種能在較低溫度下燒結(jié)介質(zhì)陶瓷材料，同時(shí)使得該陶瓷材料具有低介電損耗、高介電常數(shù)的最經(jīng)濟(jì)的一種固相合成方法。本發(fā)明的較低溫度燒結(jié)的高介低損耗介質(zhì)陶瓷，由基料Ag20、NbA和1^05以及添加劑CaF2和B203組成，其原料組分及其質(zhì)量百分比含量為Ag204045%、Nb2053546%、Ta205925%，外加添加劑CaF237。/。、B2032.58%。本發(fā)明的較低溫度燒結(jié)的高介低損耗介質(zhì)陶瓷的制備方法，具有如下步驟-(1)按原料質(zhì)量百分比含量,2053546%、TaA925%配料，將其混合球磨24小時(shí)后，于干燥箱中烘干；(2)將烘干后的粉料煅燒36小時(shí)，合成(Nb,Ta)A前驅(qū)體；(3)按原料質(zhì)量百分比含量為4045呢的Ag20,556(W的(Nb，Ta)205進(jìn)行二次配料，混合球磨25小時(shí)后烘干，煅燒812小時(shí)，合成熔塊Ag(Nb，Ta)03;(4)以Ag(Nb,Ta)03質(zhì)量百分比含量為100%計(jì)，在Ag(Nb，Ta)03熔塊中外加質(zhì)量百分比含量為37。/。的CaF2和2.58W的BA，球磨，烘干，制得高介低損耗介質(zhì)陶瓷粉料；(5)將步驟(4)制得的高介低損耗介質(zhì)陶瓷粉料進(jìn)行造粒，壓制生坯；(6)燒結(jié)生坯，制得高介低損耗介質(zhì)陶瓷。'所述步驟(2)的煅燒溫度為120014(XTC。所述步驟(3)的煅燒溫度為950110(TC。所述步驟(4)的球磨時(shí)間為48小時(shí)。所述步驟(5)壓制的生坯直徑為10mm，厚度為lmra1.5mm。所述步驟(6)的燒結(jié)制度為經(jīng)24小時(shí)升溫到40060(TC，保溫2小時(shí)，再以1(TC/min的速度升溫到950100(TC，保溫26小時(shí)。本發(fā)明的有益效果是，通過采用CaF2和BA共摻雜技術(shù)，極大地降低了Ag(Nb，Ta)03陶瓷的燒結(jié)溫度，同時(shí)提高了該體系的介電常數(shù)，降低了介電損耗。本發(fā)明的Ag(Nb，Ta)Oj甸瓷的燒結(jié)溫度較低(950IOO(TC)，介電常數(shù)超高(e>900)，同時(shí)其介電損耗較低(tanS〈10X10—4)。具體實(shí)施例方式本發(fā)明首先將Nb205與TaA高溫煅燒合成前驅(qū)體(Nb，Ta)A，然后在(Nb,Ta)205中按配比加入Ag20，經(jīng)煅燒生成Ag(Nb,Ta)03，再添加一定量的CaF^nBA制備出性能優(yōu)良的介質(zhì)陶瓷。本發(fā)明所用原料均為市售化學(xué)純?cè)?，具體實(shí)施例如下實(shí)施例1(1)稱取NbA3.7g和Ta2052.lg進(jìn)行一次配料，然后混合球磨2小時(shí)，置于干燥箱中烘干；(2)將烘干的粉料于120(TC煅燒3小時(shí)，合成前軀體(Nb，Ta)A;(3)稱取Ag204.2g，(Nb，Ta)A5.8g進(jìn)行二次配料，然后混合球磨3小時(shí)，烘干，于95(TC煅燒12小時(shí)，制備出熔塊Ag(Nb，Ta)03;(4)以Ag(Nb,Ta)03質(zhì)量百分含量為100%計(jì)，在Ag(Nb,Ta)03中外加0.06g的C必和0.05g的BA，球磨6小時(shí)后烘干；(5)將步驟(4)中烘干后的陶瓷粉料進(jìn)行造粒，壓成直徑為10mm，厚度為lmm的生坯；(6)燒結(jié)生坯2小時(shí)升溫到450°C，保溫2小時(shí)后以lO'C/min的速度升溫到950°C，保溫4小時(shí)，制得介質(zhì)陶瓷。實(shí)施例2(1)稱取Nb2O54.0g和TaA2.0g進(jìn)行一次配料，然后混合球磨4小時(shí)，置于干燥箱中烘干；(2)將烘干的粉料于130(TC煅燒5小時(shí)，合成前軀體(Nb,Ta)A;(3)稱取Ag204.0g，(Nb,Ta)A6.0g進(jìn)行二次配料，然后混合球磨2小時(shí)，烘干，于1100°C煅燒10小時(shí)，制備出熔塊Ag(Nb,Ta)03;(4)以Ag(Nb,Ta)03質(zhì)量百分含量為100%計(jì)，在Ag(Nb,Ta)03中外加0,03g的C必和0.08g的BA，球磨4小時(shí)后烘干；(5)將步驟(4)中烘干后的陶瓷粉料進(jìn)行造粒，壓成直徑為10mm，厚度為lram的生坯；(6)燒結(jié)生坯3小時(shí)升溫到500°C，保溫2小時(shí)后以10°C/min的速度升溫到980°C，保溫2小時(shí)，制得介質(zhì)陶瓷。實(shí)施例3(1)稱取NbA4.5g和Ta205l.0g進(jìn)行一次配料，然后混合球磨3小時(shí)，置于干燥箱中烘干；(2)將烘干的粉料于140(TC煅燒6小時(shí)，合成前軀體(Nb，Ta)205;(3)稱取Ag204.5，(Nb,Ta)2055.5g進(jìn)行二次配料，然后混合球磨5小時(shí)，烘干，于1000t:煅燒8小時(shí)，制備出熔塊Ag(Nb，Ta)03;(4)以Ag(Nb,Ta)03質(zhì)量百分含量為100%計(jì)，在Ag(Nb，Ta)03中外加0.07g的Ca&和0.025g的B20:,，球磨8小時(shí)后烘干；(5)將步驟(4)中烘干后的陶瓷粉料進(jìn)行造粒，壓成直徑為10mm，厚度為lmra的生坯；(6)燒結(jié)生坯4小時(shí)升溫到600。C，保溫2小時(shí)后以10。C/min的速度升溫到IOO(TC，保溫6小時(shí)，制得介質(zhì)陶瓷。實(shí)施例4(1)稱取吣2054.lg和Ta20sl.6g進(jìn)行一次配料，然后混合球磨4小時(shí)，置于干燥箱中烘干；(2)將烘干的粉料于135(TC煅燒6小時(shí)，合成前軀體(Nb，Ta)A;(3)稱取Ag204.3g，(Nb，Ta)2055.7g進(jìn)行二次配料，然后混合球磨4小時(shí)，烘干，于畫。C煅燒11小時(shí)，制備出熔塊Ag(Nb，Ta)03;(4)以Ag(Nb,Ta)03質(zhì)量百分含量為100%計(jì)，在Ag(Nb，Ta)03中夕卜加0.05g的C必和0.045g的B203，球磨6小時(shí)后烘干；(5)將步驟(4)中烘干后的陶瓷粉料進(jìn)行造粒，壓成直徑為10mm，厚度為lmra的生坯；(6)燒結(jié)生坯3小時(shí)升溫到600°C，保溫2小時(shí)后以10°C/min的速度升溫到960°C，保溫4小時(shí)，制得介質(zhì)陶瓷。具體實(shí)施例的檢測(cè)結(jié)果詳見下面表1。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明利用精度為0.001,的電子數(shù)顯外徑千分尺測(cè)量介質(zhì)陶瓷的直徑與厚度；利用HP4278A電容儀在1MHz下測(cè)量樣品的介電損耗tgS;利用HP4278A電容量測(cè)量?jī)x在1MHz下測(cè)量樣品的電容量C，根據(jù)下面公式計(jì)算樣品的介電常數(shù)。其中C為試樣的電容量，單位為pF;d為試樣的厚度，單位為cm;D為試樣的直徑，單位為cm。權(quán)利要求1.一種較低溫度燒結(jié)的高介低損耗介質(zhì)陶瓷，由基料Ag2O、Nb2O5和Ta2O5以及添加劑CaF2和B2O3組成，其原料組分及其質(zhì)量百分比含量為Ag2O40～45％、Nb2O535～46％、Ta2O59～25％，外加添加劑CaF23～7％、B2O32.5～8％。2.權(quán)利要求1的較低溫度燒結(jié)的高介低損耗介質(zhì)陶瓷的制備方法，具有如下歩驟-(1)按原料質(zhì)量百分比含量NbA3546%、Ta205925%配料，將其混合球磨24小時(shí)后，于干燥箱中烘干；(2)將烘干后的粉料煅燒36小時(shí)，合成(Nb，Ta)A前驅(qū)體；(3)按原料質(zhì)量百分比含量為4045%的Ag20，5560。/。的(Nb，Ta)205進(jìn)行二次配料，混合球磨25小時(shí)后烘干，煅燒812小時(shí)，合成熔塊Ag(Nb，Ta)O:,;*(4)以Ag(Nb,Ta)O:,質(zhì)量百分比含量為100%計(jì)，在Ag(Nb，Ta)03熔塊中外加質(zhì)量百分比含量為37^的CaF2和2.58W的BA，球磨，烘干，制得高介低損耗介質(zhì)陶瓷粉料；(5)將歩驟(4)制得的高介低損耗介質(zhì)陶瓷粉料進(jìn)行造粒，壓制生坯；(6)燒結(jié)生坯，制得高介低損耗介質(zhì)陶瓷。3.根據(jù)權(quán)利要求2的較低溫度燒結(jié)的高介低損耗介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)的煅燒溫度為1200M0(TC。4.根據(jù)權(quán)利要求2的較低溫度燒結(jié)的高介低損耗介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征在于，所述歩驟(3)的煅燒溫度為950110(TC。5.根據(jù)權(quán)利要求2的較低溫度燒結(jié)的高介低損耗介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征在于，所述歩驟(4)的球磨時(shí)間為48小時(shí)。6.根據(jù)權(quán)利要求2的較低溫度燒結(jié)的高介低損耗介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征在于，所述歩驟(5)壓制的生坯直徑為10mm，厚度為lmm1.5鵬。7.根據(jù)權(quán)利要求2的較低溫度燒結(jié)的高介低損耗介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征在于，所述歩驟(6)的燒結(jié)制度為經(jīng)24小時(shí)升溫到40060(TC，保溫2小時(shí)，再以10tVmin的速度升溫到9501000。C，保溫2、6小時(shí)。全文摘要本發(fā)明公開了一種較低溫度燒結(jié)的高介低損耗介質(zhì)陶瓷，原料組分及其質(zhì)量百分比含量為Ag₂O40～45％、Nb₂O₅35～46％、Ta₂O₅9～25％，外加添加劑CaF₂3～7％、B₂O₃2.5～8％。經(jīng)配料、球磨、烘干、煅燒后合成(Nb，Ta)₂O₅前驅(qū)體，再經(jīng)二次配料，球磨、烘干，煅燒后合成熔塊Ag(Nb，Ta)O₃，再于熔塊中外加添加劑，球磨、烘干后制得高介低損耗介質(zhì)陶瓷粉料，對(duì)陶瓷粉料造粒后壓制成坯，經(jīng)燒結(jié)制得高介低損耗介質(zhì)陶瓷。本發(fā)明的Ag(Nb，Ta)O₃陶瓷的燒結(jié)溫度較低(950～1000℃)，介電常數(shù)超高(ε＞900)，同時(shí)其介電損耗較低(tanδ＜10×10^-4)。文檔編號(hào)C04B35/495GK101429025SQ200810153569公開日2009年5月13日申請(qǐng)日期2008年11月27日優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日發(fā)明者平張,張志萍,曹麗鳳,李玲霞,王洪茹申請(qǐng)人:天津大學(xué)