专利名称：：较低温度烧结的高介低损耗介质陶瓷及其制备方法
技术领域：
：本发明是关于电子信息材料与元器件的，尤其涉及一种以Ag(Nb,Ta)0:,为基料的高频介质陶瓷材料及其制备方法。
背景技术：
：科学技术的发展，特别是通信产业的迅猛发展及移动通讯的不断普及，对电子材料的要求越来越苛刻，迫切需要开发出高性能、高稳定性、小型化的电子器件。高频介质元器件是影响通讯质量的关键元件之一，而高频介质瓷料是制备高频介质器件的关键材料。Ag(Nb，Ta)03是一种新型的高频介质体系，其介电常数较高、介电损耗较低。但是，该体系的分解温度比烧结温度低，容易在烧结过程中发生分解，使得该体系的损耗急剧增加，影响其介电性能。另外，实现低功耗、高性能是当前电子器件发展的一大趋势，要在保证性能的前提下尽可能地降低成本，是实现陶瓷低温烧结的关键技术之一。采用化学法制成的陶瓷能在低温下烧结，但是由于该制备过程复杂，并且采用了具有强腐蚀性的氢氟酸和硝酸，使得该方法受到了一定程度的限制。目前，最常用的实现低温烧结的方法是掺杂适当的氧化物或低熔点玻璃等烧结助剂；选择固有烧结温度低的微波介质陶瓷材料；采用纳米粉料促进烧结温度的降低。其中，利用掺杂烧结助剂来实现介质陶瓷的低温烧结是最常见、最经济的一种方法。
发明内容本发明的目的是克服现有技术中介质陶瓷材料烧结温度偏高的缺点，也为避免化学法低温制备介质陶瓷材料采用强腐蚀性氢氟酸和硝酸的不足，提供一种能在较低温度下烧结介质陶瓷材料，同时使得该陶瓷材料具有低介电损耗、高介电常数的最经济的一种固相合成方法。本发明的较低温度烧结的高介低损耗介质陶瓷，由基料Ag20、NbA和1^05以及添加剂CaF2和B203组成，其原料组分及其质量百分比含量为Ag204045%、Nb2053546%、Ta205925%，外加添加剂CaF237。/。、B2032.58%。本发明的较低温度烧结的高介低损耗介质陶瓷的制备方法，具有如下步骤-(1)按原料质量百分比含量,2053546%、TaA925%配料，将其混合球磨24小时后，于干燥箱中烘干；(2)将烘干后的粉料煅烧36小时，合成(Nb,Ta)A前驱体；(3)按原料质量百分比含量为4045呢的Ag20,556(W的(Nb，Ta)205进行二次配料，混合球磨25小时后烘干，煅烧812小时，合成熔块Ag(Nb，Ta)03;(4)以Ag(Nb,Ta)03质量百分比含量为100%计，在Ag(Nb，Ta)03熔块中外加质量百分比含量为37。/。的CaF2和2.58W的BA，球磨，烘干，制得高介低损耗介质陶瓷粉料；(5)将步骤(4)制得的高介低损耗介质陶瓷粉料进行造粒，压制生坯；(6)烧结生坯，制得高介低损耗介质陶瓷。'所述步骤(2)的煅烧温度为120014(XTC。所述步骤(3)的煅烧温度为950110(TC。所述步骤(4)的球磨时间为48小时。所述步骤(5)压制的生坯直径为10mm，厚度为lmra1.5mm。所述步骤(6)的烧结制度为经24小时升温到40060(TC，保温2小时，再以1(TC/min的速度升温到950100(TC，保温26小时。本发明的有益效果是，通过采用CaF2和BA共掺杂技术，极大地降低了Ag(Nb，Ta)03陶瓷的烧结温度，同时提高了该体系的介电常数，降低了介电损耗。本发明的Ag(Nb，Ta)Oj甸瓷的烧结温度较低(950IOO(TC)，介电常数超高(e>900)，同时其介电损耗较低(tanS〈10X10—4)。具体实施例方式本发明首先将Nb205与TaA高温煅烧合成前驱体(Nb，Ta)A，然后在(Nb,Ta)205中按配比加入Ag20，经煅烧生成Ag(Nb,Ta)03，再添加一定量的CaF^nBA制备出性能优良的介质陶瓷。本发明所用原料均为市售化学纯原料，具体实施例如下实施例1(1)称取NbA3.7g和Ta2052.lg进行一次配料，然后混合球磨2小时，置于干燥箱中烘干；(2)将烘干的粉料于120(TC煅烧3小时，合成前躯体(Nb，Ta)A;(3)称取Ag204.2g，(Nb，Ta)A5.8g进行二次配料，然后混合球磨3小时，烘干，于95(TC煅烧12小时，制备出熔块Ag(Nb，Ta)03;(4)以Ag(Nb,Ta)03质量百分含量为100%计，在Ag(Nb,Ta)03中外加0.06g的C必和0.05g的BA，球磨6小时后烘干；(5)将步骤(4)中烘干后的陶瓷粉料进行造粒，压成直径为10mm，厚度为lmm的生坯；(6)烧结生坯2小时升温到450°C，保温2小时后以lO'C/min的速度升温到950°C，保温4小时，制得介质陶瓷。实施例2(1)称取Nb2O54.0g和TaA2.0g进行一次配料，然后混合球磨4小时，置于干燥箱中烘干；(2)将烘干的粉料于130(TC煅烧5小时，合成前躯体(Nb,Ta)A;(3)称取Ag204.0g，(Nb,Ta)A6.0g进行二次配料，然后混合球磨2小时，烘干，于1100°C煅烧10小时，制备出熔块Ag(Nb,Ta)03;(4)以Ag(Nb,Ta)03质量百分含量为100%计，在Ag(Nb,Ta)03中外加0,03g的C必和0.08g的BA，球磨4小时后烘干；(5)将步骤(4)中烘干后的陶瓷粉料进行造粒，压成直径为10mm，厚度为lram的生坯；(6)烧结生坯3小时升温到500°C，保温2小时后以10°C/min的速度升温到980°C，保温2小时，制得介质陶瓷。实施例3(1)称取NbA4.5g和Ta205l.0g进行一次配料，然后混合球磨3小时，置于干燥箱中烘干；(2)将烘干的粉料于140(TC煅烧6小时，合成前躯体(Nb，Ta)205;(3)称取Ag204.5，(Nb,Ta)2055.5g进行二次配料，然后混合球磨5小时，烘干，于1000t:煅烧8小时，制备出熔块Ag(Nb，Ta)03;(4)以Ag(Nb,Ta)03质量百分含量为100%计，在Ag(Nb，Ta)03中外加0.07g的Ca&和0.025g的B20:,，球磨8小时后烘干；(5)将步骤(4)中烘干后的陶瓷粉料进行造粒，压成直径为10mm，厚度为lmra的生坯；(6)烧结生坯4小时升温到600。C，保温2小时后以10。C/min的速度升温到IOO(TC，保温6小时，制得介质陶瓷。实施例4(1)称取吣2054.lg和Ta20sl.6g进行一次配料，然后混合球磨4小时，置于干燥箱中烘干；(2)将烘干的粉料于135(TC煅烧6小时，合成前躯体(Nb，Ta)A;(3)称取Ag204.3g，(Nb，Ta)2055.7g进行二次配料，然后混合球磨4小时，烘干，于画。C煅烧11小时，制备出熔块Ag(Nb，Ta)03;(4)以Ag(Nb,Ta)03质量百分含量为100%计，在Ag(Nb，Ta)03中夕卜加0.05g的C必和0.045g的B203，球磨6小时后烘干；(5)将步骤(4)中烘干后的陶瓷粉料进行造粒，压成直径为10mm，厚度为lmra的生坯；(6)烧结生坯3小时升温到600°C，保温2小时后以10°C/min的速度升温到960°C，保温4小时，制得介质陶瓷。具体实施例的检测结果详见下面表1。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本发明利用精度为0.001,的电子数显外径千分尺测量介质陶瓷的直径与厚度；利用HP4278A电容仪在1MHz下测量样品的介电损耗tgS;利用HP4278A电容量测量仪在1MHz下测量样品的电容量C，根据下面公式计算样品的介电常数。其中C为试样的电容量，单位为pF;d为试样的厚度，单位为cm;D为试样的直径，单位为cm。权利要求1.一种较低温度烧结的高介低损耗介质陶瓷，由基料Ag2O、Nb2O5和Ta2O5以及添加剂CaF2和B2O3组成，其原料组分及其质量百分比含量为Ag2O40～45％、Nb2O535～46％、Ta2O59～25％，外加添加剂CaF23～7％、B2O32.5～8％。2.权利要求1的较低温度烧结的高介低损耗介质陶瓷的制备方法，具有如下歩骤-(1)按原料质量百分比含量NbA3546%、Ta205925%配料，将其混合球磨24小时后，于干燥箱中烘干；(2)将烘干后的粉料煅烧36小时，合成(Nb，Ta)A前驱体；(3)按原料质量百分比含量为4045%的Ag20，5560。/。的(Nb，Ta)205进行二次配料，混合球磨25小时后烘干，煅烧812小时，合成熔块Ag(Nb，Ta)O:,;*(4)以Ag(Nb,Ta)O:,质量百分比含量为100%计，在Ag(Nb，Ta)03熔块中外加质量百分比含量为37^的CaF2和2.58W的BA，球磨，烘干，制得高介低损耗介质陶瓷粉料；(5)将歩骤(4)制得的高介低损耗介质陶瓷粉料进行造粒，压制生坯；(6)烧结生坯，制得高介低损耗介质陶瓷。3.根据权利要求2的较低温度烧结的高介低损耗介质陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的煅烧温度为1200M0(TC。4.根据权利要求2的较低温度烧结的高介低损耗介质陶瓷的制备方法，其特征在于，所述歩骤(3)的煅烧温度为950110(TC。5.根据权利要求2的较低温度烧结的高介低损耗介质陶瓷的制备方法，其特征在于，所述歩骤(4)的球磨时间为48小时。6.根据权利要求2的较低温度烧结的高介低损耗介质陶瓷的制备方法，其特征在于，所述歩骤(5)压制的生坯直径为10mm，厚度为lmm1.5鹏。7.根据权利要求2的较低温度烧结的高介低损耗介质陶瓷的制备方法，其特征在于，所述歩骤(6)的烧结制度为经24小时升温到40060(TC，保温2小时，再以10tVmin的速度升温到9501000。C，保温2、6小时。全文摘要本发明公开了一种较低温度烧结的高介低损耗介质陶瓷，原料组分及其质量百分比含量为Ag<sub>2</sub>O40～45％、Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub>35～46％、Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>9～25％，外加添加剂CaF<sub>2</sub>3～7％、B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>2.5～8％。经配料、球磨、烘干、煅烧后合成(Nb，Ta)<sub>2</sub>O<sub>5</sub>前驱体，再经二次配料，球磨、烘干，煅烧后合成熔块Ag(Nb，Ta)O<sub>3</sub>，再于熔块中外加添加剂，球磨、烘干后制得高介低损耗介质陶瓷粉料，对陶瓷粉料造粒后压制成坯，经烧结制得高介低损耗介质陶瓷。本发明的Ag(Nb，Ta)O<sub>3</sub>陶瓷的烧结温度较低(950～1000℃)，介电常数超高(ε＞900)，同时其介电损耗较低(tanδ＜10×10<sup>-4</sup>)。文档编号C04B35/495GK101429025SQ200810153569公开日2009年5月13日申请日期2008年11月27日优先权日2008年11月27日发明者平张,张志萍,曹丽凤,李玲霞,王洪茹申请人:天津大学