专利名称：：Ka波段用环保微波介质陶瓷的制作方法
技术领域：
：本发明涉及应用于Ka波段(Ka-band)卫星通信系统中介质谐振器、滤波器以及振荡器等微波元器件的Ka波段用环保微波介质陶瓷。
背景技术：
：目前，卫星电视产业的飞速发展，使得对卫星电视接收设备中不可缺少的部件之一高频头的需求也急剧增加。这种需求同时也极大的带动了对相应的微波谐振器、滤波器、振荡器、微波电容器等相关微波元器件的需求。卫星广播电视通常应用的频率为C、Ku和Ka频段，Ka波段按照《微波技术基础》(西电，廖承恩著)中对我国现用微波分波段代号的解释，大致上的频率范围是27~40GHz。因此，对于应用于Ka波段用环保微波介质陶瓷要求在Ka波段的频段(2700MHz—40000MHz)内具有下面所述的三种性质(1)介电常数(s》大当令真空中微波的波长为入。时，在该电介质中的波长入=入。/^^l^。由于可以令谐振器的尺寸为^ir之一，所以如果釆用sr大的电介质，能够使谐振器小型化；Ka波段用环保微波介质陶瓷要求具有中等介电常数(20~35)。(2)品质因数(Q)大当微波通过电介质中时，能量会有损失，用tan5表示电介质耗损。所谓Q值-l/tan5，所以，电介质耗损小时，Q值大。该Q值依赖于共振频率f，Q.f-常数的关系式成立。将该Q-f称之为品质因数，由于Q-f值越大，品质因数越高，Ka波段用环保微波介质陶瓷要求Q值要大于3000。(3)共振频率的温度特性(1Tf)接近于零为了使共振频率不随温度变化，优选地使电路谐振器的共振频率的温度特性(Tf)为零，或者接近于零。目前正在进行满足这些条件的材料的开发，但在实际上，具有全部这三个条件的材料的开发是相当困难的。现有技术的配方由于在ka波段的Q不到3000，谐振频率温度系数过大士10ppm以上，不符合Ka波段性能的要求。2006年美国陶瓷社期刊89卷第四期，发表了Nd(Zm/2T^)03材料的论文,阐述了改表达式的配方制备的陶瓷是一种性能优异的微波介质陶瓷，但其烧结温度高于133(TC，且温度系数大于-40ppmrC,不适合用于卫星通信的Ka波段中使用。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种Ka波段用环保微波介质陶瓷，其具有降低烧成温度节能、中等介电常数、高品质因数、稳定的谐振频率温度特性。其应用于Ka波段介质谐振器、滤波器以及振荡器中，可以使体积小，价格便宜。本发明解决的技术方案如下一种Ka波段用环保微波介质陶瓷，主要含有以下成份的重量百分比①主成分三氧化二钕Nd20376.580.5%;氧化锌Zn09.19.8%;二氧化钛Ti0299.7%;氧化钴Co20303.8%;②微量添加物三氧化二镧La2O30.10.2%;氧化铜Cu000.5%;氧化钐Sm20300.5%:其制造方法是(1)、先将三氧化二钕丽203、氧化锌ZnO、二氧化钛Ti02和氧化钴Co203按组份要求称重，放入球磨机的料简中搅磨68小时；(2)、将球磨好的浆料压滤后放入高温炉中，升炉温至900130(TC干燥煅烧一次完成，时间为35小时；(3)、将煅烧料粉碎，加入三氧化二镧La203、氧化铜CuO和氧化钐Sm20，球磨后，再加粉体重量的ly。PVA水溶液造粒；(4)、干压成型，压制成型的成型压力为200300Mpa,并且装钵；(5)、在1180-132(TC下保温15小时，排胶烧结一次完成即制得所说的Ka波段用微波介质陶瓷。本发明采用氧化物与添加剂混合固相反应法制备的微晶粉体，其通式为Nd[(Zni-xCoJ1/2Ti1/2]03,其中(Kx《0.5;通过添加微量添加物制得的晶粒细小均匀、气孔率低和性能优良的微波介质陶瓷，结合掺杂改性，可以获得具有合适的且可调的介电常数，在各添加剂的添加范围内都可以获得很好的微波特性。本发明微波介质陶瓷的通式是Nd[(Zn卜Xox)1/2Ti1/2]03+yLa203+zCuO+mSm203;y、z、m为相对Nd[(Zrh-xCo丄/2Th/2]03重量的混合比系数；0《y《0.2;0《z《0.5;m《0.5。与现有技术相比，本发明具有如下特点1、本发明的配方中不含PbO,CdO等可挥发性或重金属有害物质，即本发明提供的是一种环保微波介质陶瓷。符合绿色环保的无污染要求。且符合欧共体最新出台的无铅标准和废旧电器回收标注的RHOS和WEEE的严格标准要求。能够将产品出口到世界的任何国家。2、烧结温度由原来的135(TC，降到128(TC左右，烧结温度的进一步降低，更具有节能的更大优势；3、性能上有较大的提升现有技术的配方由于在ka波段的Q不到3000,谐振频率温度系数过大土10卯m以上，不符合Ka波段性能的要求，本发明的配方在Ka波段的Q值达5000，谐振频率温度系数在±3ppm以内性能稳定可靠。4、且国内原料充足，成本低，本发明可进一步加强和国外进口微波陶瓷的竞争力，加速国产微波陶瓷的大量应用。5、本发明可作为Ka波段用环保微波用谐振器、振荡器和滤波器等电子元器件的关键核心材料使用，.而广泛应用于移动通信、卫星通信、全球卫星定位系统(GPS)、蓝牙技术以及无线局域网(WLA)等现代通信行业，具有重要的工业应用价值。此外本发明还可以同时用于生产Ku的微波介质陶瓷谐振器。具体实施例方式本发明的通过下列方案予以实现。一种Ka波段用环保微波介质陶瓷，含有以下成份的重量百分比①主成分三氧化二钕Nd20376.580.5%;氧化锌Zn09.19.8%;二氧化钛Ti0299.7%;氧化钴Co20303.8%;②微量添加物三氧化二镧La2O30.10.2%;氧化铜Cu000.5%;氧化钐Sm20300.5%。根据该主成份和微量添加物的配比以及制造方法，表1给出各实施例的配方和烧结数据，表2给出各实施例的电气性能数据。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从表1和表2的对比中可以总结出性能根据配方变化的趋势，介电常数随X的增大，有减小的趋势，(^f.值开始有所减小，但在0.2到0.5间变化时，Q*f较稳定,按样例io号的配方附近，可以获得温度稳定系数接近于零的高稳定性微波介质陶瓷，且在一定范围内可根据要求,方便的调整配方"203及Cu0的添加，对该微波介质陶瓷的性能没有影响，但对降低烧结温度很明显.当添加配料总重量的0.5%的Cu0时，可以在126(TC完好烧结。Co^及Sm203对改配方的微波介质陶瓷的温度系数有一定的调节作用，调节适当的比例，可以获得高的温度稳定性微波介质陶瓷。权利要求1、一种Ka波段用环保微波介质陶瓷，其特征是主要含有以下成份的重量百分比①主成分三氧化二钕Nd2O376.5～80.5％；氧化锌ZnO9.1～9.8％；二氧化钛TiO29～9.7％；氧化钴Co2O30～3.8％；②微量添加物三氧化二镧La2O30.1～0.2％；氧化铜CuO0～0.5％；氧化钐Sm2O30～0.5％其制造方法是(1)、先将三氧化二钕Nd2O3、氧化锌ZnO、二氧化钛TiO2和氧化钴Co2O3按组份要求称重，放入球磨机的料筒中搅磨6～8小时；(2)、将球磨好的浆料压滤后放入高温炉中，升炉温至900～1300℃干燥煅烧一次完成，时间为3～5小时；(3)、将煅烧料粉碎，加入三氧化二镧La2O3、氧化铜CuO和氧化钐Sm2O，球磨后，再加粉体重量的1％PVA水溶液造粒；(4)、干压成型，压制成型的成型压力为200～300Mpa，并且装钵；(5)、在1180-1320℃下保温1～5小时，排胶烧结一次完成即制得所说的Ka波段用微波介质陶瓷。全文摘要本发明涉及应用于Ka波段卫星通信系统中介质谐振器、滤波器以及振荡器等微波元器件的Ka波段用环保微波介质陶瓷。含有三氧化二钕Nd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>76.5～80.5％；氧化锌ZnO9.1～9.8％；二氧化钛TiO<sub>2</sub>9～9.7％；氧化钴Co<sub>2</sub>O<sub>3</sub>0～3.8％；三氧化二镧La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>0.1～0.2％；氧化铜CuO0～0.5％；氧化钐Sm<sub>2</sub>O<sub>3</sub>0～0.5％等组份。将上述组份经过称量、混合球磨、煅烧、粉碎、造粒、成型和烧结等固相反应工序烧制成微波介质陶瓷。其具有降低烧成温度节能、中等介电常数、高品质因数、稳定的谐振频率温度特性。文档编号C04B35/50GK101182209SQ20071019241公开日2008年5月21日申请日期2007年11月22日优先权日2007年11月22日发明者刘潭爱,游宗杰,谌晓文,陈功田申请人:郴州高斯贝尔数码科技有限公司