一种高介高正温度系数微波介质陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于电子陶瓷及其制造领域，具体涉及一种高介高正温度系数微波介质陶瓷材料及其制备方法。本发明专利技术高介高正温度系数微波介质陶瓷材料的原料组成为Na2CO3、K2CO3和Ta2O5，通过固相法制得，化学式为Na1‑

【技术实现步骤摘要】
一种高介高正温度系数微波介质陶瓷材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电子陶瓷及其制造领域，具体涉及一种高介高正温度系数微波介质陶瓷材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]微波介电材料在全球社会中发挥着关键作用，具有广泛的应用，从地面和卫星通信，包括物联网(IoT)、软件无线电、GPS和DBS电视，到通过卫星进行的环境监测等。如今，低损耗介电材料无处不在。
[0003]介电陶瓷要应用于微波频率领域，应具有高介电常数、优良品质因子和近零的频率温度系数，以促进器件小型化，提高频率选择性，保证高温稳定性。
[0004]在众多的微波介质陶瓷中，ABO3钙钛矿类陶瓷因其具有高可靠性已被广泛研究，并在电子元件的制造中发挥了重要作用。NaTaO3是一种早期铁电化合物，具有正交的钙钛矿结构，表现出优异的介电性能ε
r
＝113.76,Q
×
f＝8824GHz,andτ
f
＝+645ppm/℃。用来调节MgTiO3的微波介电性能，对于0.92MgTiO3‑
0.08NaTaO3陶瓷，获得了近零的τ
f
值。然而，频率温度系数补偿材料的选择是有限的，设计和开发新的谐振频率温度系数补偿材料是很有必要的。

技术实现思路

[0005]针对上述存在问题或不足，本专利技术旨在改善NaTaO3的微波介电性能，开发一种新型谐振频率温度系数补偿材料，提供了一种新型高介高正温度系数微波介质陶瓷材料及其制备方法。
[0006]一种高介高正温度系数微波介质陶瓷材料，其化学通式为Na1‑
x
K
x
TaO3(x＝0.025
‑
0.15)，其原料组成为Na2CO3、K2CO3和Ta2O5，通过固相法合成；具有127
‑
176的高介电常数，损耗低至3.46
×
10
‑4，730
‑
920ppm/℃的超高正向谐振频率温度系数。
[0007]进一步的，将上述高介高正温度系数微波介质陶瓷材料作为频率温度系数补偿材料调节MgTiO3的微波介电性能，以获得τ
f
值近零的陶瓷。
[0008]上述高介高正温度系数微波介质陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：
[0009]步骤1、将碳酸钠Na2CO3、碳酸钾K2CO3和五氧化二钽Ta2O5的原始粉料按照化学式Na1‑
x
K
x
TaO3(x＝0.025
‑
0.15)配比进行备料；
[0010]步骤2、将步骤1所备原料按照粉料、氧化锆球、无水乙醇质量比为1:4
‑
5:2
‑
3进行行星球磨，混合4
‑
8小时，取出后在60℃
‑
90℃下烘干，以60
‑
200目筛网过筛，然后在1000℃
‑
1200℃大气气氛围中预烧3
‑
6小时。
[0011]步骤3、将步骤2预烧后的粉料按照粉料、氧化锆球、无水乙醇质量比1:4
‑
5:1
‑
2，行星球磨混合2
‑
6小时，取出后在60℃
‑
90℃下烘干；烘干后添加剂量占烘干料总质量2～5％的PVA溶液作为粘结剂造粒，压制成型；最后在1500℃
‑
1550℃大气气氛中烧结4
‑
6小时，即制得高介高正温度系数微波介质陶瓷材料。
[0012]本专利技术从原料引入K2CO3，考虑K
+
离子与Na
+
离子具有相近的离子半径，从而使得晶体结构上，K
+
离子能够进入格点位置，形成固溶体。并且K
+
离子的引入有助于陶瓷致密化和晶粒生长，改善了其品质因数，最终制得了一种新型的高介高正温度系数微波介质陶瓷材料。制备方法为固相烧结法，工艺简单。
[0013]综上所述，本专利技术提供的Na1‑
x
K
x
TaO3陶瓷，其介电常数大，损耗小，具有超高正向温度系数，尤其适用于频率温度系数补偿材料。
附图说明
[0014]图1为实施例6
‑
10的XRD衍射花样；
[0015]图2为实施例6
‑
9经过1500℃保温30分钟热腐蚀之后的表面形貌SEM图；
[0016]图3为实施例10经过1500℃保温30分钟热腐蚀之后的表面形貌SEM图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和实施例详述本专利技术。
[0018]材料化学式Na1‑
x
K
x
TaO3(x＝0.025
‑
0.15)，通过固相法制得本专利技术材料，实施例具体步骤：
[0019]步骤1、将无水碳酸钠Na2CO3、无水碳酸钾K2CO3和五氧化二钽Ta2O5的原始粉料按照化学式Na1‑
x
K
x
TaO3(x＝0.025
‑
0.15)配比进行备料。
[0020]步骤2、将步骤1所备原料按照粉料、氧化锆球、无水乙醇质量比为1:5:2进行行星球磨，混合4小时，取出后在70℃下烘干，以60目筛网过筛，然后在1150℃大气气氛围中预烧4小时。
[0021]步骤3、将步骤2预烧后的粉料按照粉料、氧化锆球、无水乙醇质量比1:5:1，行星球磨混合4小时，取出后在70℃下烘干；烘干后添加剂量占烘干料总质量5％的PVA溶液作为粘结剂造粒，压制成型；最后在1500℃
‑
1550℃大气气氛中烧结4小时，即制得高介高正温度系数微波介质陶瓷材料。
[0022]各实施例的成分和微波介电性能如下：
[0023][0024][0025][0026][0027]从上表可以看出，随着x从0.025增加到0.15，样品的介电常数在不断增加，品质因数在x＝0.05达到最大值随后降低，谐振频率温度系数逐渐增加。所有的样品均表现较低的损耗和较高的ε
r
和τ
f
值，在实例7中获得了最佳的微波介电性能ε
r
＝163.29，Q
×
f＝9091GHz(f＝3.15GHz)，tanδ＝3.46
×
10
‑4，τ
f
＝+809.52ppm/℃。
[0028]图1(a)展示了实例6、7、8、9、10(No.6
‑
10)的XRD衍射图谱，所有的衍射峰都和具有空间群为Pmcn(62)的正交结构NaTaO3(PDF#73
‑
0878)对应。在x＝0.025
‑
0.15的范围内，K+的引入没有带来第二相，形成了良好的Na1‑
x
K
x
TaO3固溶体。图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高介高正温度系数微波介质陶瓷材料，其特征在于：化学通式为Na1‑
x
K
x
TaO3，x＝0.025
‑
0.15，原料组成为Na2CO3、K2CO3和Ta2O5，通过固相法合成；介电常数127
‑
176，损耗低至3.46
×
10
‑4，谐振频率温度系数730
‑
920ppm/℃。2.如权利要求1所述高介高正温度系数微波介质陶瓷材料，其特征在于：x＝0.05，1150℃预烧，1550℃烧结；介电常数163.29，损耗3.46
×
10
‑4，谐振频率温度系数809.52ppm/℃。3.如权利要求1所述高介高正温度系数微波介质陶瓷材料，其特征在于：作为频率温度系数补偿材料调节MgTiO3的微波介电性能，以获得τ
f
值近零的陶瓷。4.如权利要求1所述高介高正温度系数微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1、将碳酸钠Na2CO3、碳酸钾K2CO3和五氧化二钽Ta2O5的原始粉料按照化学式N...

【专利技术属性】
技术研发人员：李恩竹，唐柳，钟朝位，袁颖，张树人，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：