高频低介电常数瓷料及其制备方法 技术领域
本发明涉及电子材料领域，更具体地说，是涉及一种高频低介电常数瓷料及其制备方法。
背景技术
随着高频段无线电波资源的开发应用以及微波、移动通信、卫星通信事业的迅猛发展，对微波器件的小型化、高性能、廉价提出了更高的要求。独石电容器的发展取决于材料(包括介质材料、电极浆料、粘合剂等)和工艺技术的发展，其中陶瓷介质起着决定性作用，高频介质陶瓷材料在制造高频介质器件的领域中具有重要的应用价值。因而在高频介质陶瓷电容器的实验研究中，如何提高Q值，已成为决定电容器高频介电性能的重要内容。
其中高频介质瓷料中的低介陶瓷主要包括用于电子技术、微电子技术和光电子技术中起绝缘作用的陶瓷装置零件、陶瓷基片以及多层陶瓷包封等的瓷料。由于陶瓷材料具有优良的电气性能、高机械强度和精确的尺寸，良好的散热能力和高的工作温度、环境与经时稳定性好。因此，陶瓷装置零件广泛应用于电子技术中，其种类繁多，以往发展的有氧化铝瓷、滑石瓷、堇青石瓷和镁橄榄瓷等
随着电子工业的发展，尤其是厚、薄膜电路以及微波集成电路等的发展提出了高要求地封装陶瓷或基片后，新的品种层出不穷，如氧化铍瓷、锆石英瓷和各种非氧化物陶瓷均得到广泛应用。高频低介瓷料也随之有更广阔的发展空间、更高的使用价值以及市场需求。
常用高频低介瓷系统有：
(1)滑石瓷及氧化铝瓷：优点是具有较高的机械强度，介电常数小约为6，但缺点是烧结温度高，工艺上带来很大困难。
(2)玻璃陶瓷系统：可以得到介电常数相当小得瓷料，但是，一方面由于玻璃陶瓷的制备工艺较难控制，不适于大生产；另一方面，由于玻璃陶瓷烧成后，瓷体有时还含有较多的玻璃相，使瓷料的损耗较大，不适合于制成MLC。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中存在的不足，提供一种介电性能良好的高频低介电常数瓷料及其制备方法。
本发明高频低介电常数瓷料，通过下述技术方案予以实现，由以下组分按质量百分比组成：
Mg2TiO4：58～68％；
Mg2SiO4：10～20％；
玻璃： 10～25％；
Co2O3： 0.2～4.2％。
本发明高频低介电常数瓷料的最佳组成：按质量百分比为：
Mg2TiO4：60～64％；
Mg2SiO4：12～15％；
玻璃： 10～25％；
Co2O3： 0.2～4.2％。
本发明高频低介电常数瓷料的制备方法，包括下述步骤：
a)先将Mg2TiO4：58～68％、Mg2SiO4：10～20％，混合后球磨220～260分钟，
b)在800～1100℃合成200～240分钟，形成熔块，
c)将玻璃：10～25％、Co2O3：0.2～4.2％，加入上述熔块中，球磨320～380分钟，
d)然后加入6-7wt％的黏合剂造粒，每片称取0.45～0.55g进行压片，
e)最后进行烧结：其烧结制度为：经200～240分钟升温至550℃，后再经50～70分钟升温至1160～1360℃，并保温100～120分钟。
本发明高频低介电常数瓷料的介电性能：具有较小的介电常数ε≤12±1；较小系统损耗tgδ＜1×10-4(1MHz)；较高绝缘电阻率ρv＞1013Ω·cm；电容的温度系数αc＜(100±20)ppm/℃。
本发明的系统中采用玻璃(ZnO-B2O3)二元系统作为助溶剂，助溶剂起到加速烧结的作用，并在保证本发明的瓷料的介电性能的基础上，能够有效的降低系统的烧结温度：烧结温度Ts为1200℃左右。
本发明系统中加入Co2O3提供了三价金属离子，减少了游离态氧化物的存在，使瓷体烧结致密，在保证介电损耗和绝缘电阻率的情况下，有效降低了本瓷料的烧结温度。
钛酸镁瓷是应用得十分广泛的一种高频热稳定瓷料，以正钛酸镁(2MgO·TiO2)为主晶相，具有尖晶石结构，只存在电子式和离子式位移极化，介电常数和损耗都较小，通过添加玻璃、锰、钴以及适当的添加剂，不仅可以降低烧结温度，还能保持介电损耗小，温度系数趋于零的优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1：
首先将Mg2TiO4：58g、Mg2SiO4：15g，混合后球磨220分钟，在800℃合成200分钟，形成熔块，将玻璃：25g、Co2O3：2g，加入上述熔块中，球磨320分钟，然后加入6g的石蜡造粒，每片称取0.45g进行压片，最后进行烧结：其烧结制度为：经200分钟升温至550℃，后再经50分钟升温至1160℃，并保温100分钟。
实施例2：
首先将Mg2TiO4：68g、Mg2SiO4：19g，混合后球磨260分钟，在1100℃合成240分钟，形成熔块，将玻璃：10g、Co2O3：3g，加入上述熔块中，球磨380分钟，然后加入7g的聚乙烯醇造粒，每片称取0.55g进行压片，最后进行烧结：其烧结制度为：经240分钟升温至550℃，后再经70分钟升温至1360℃，并保温120分钟。
实施例3：
首先将Mg2TiO4：60g、Mg2SiO4：20g，混合后球磨240分钟，在1000℃合成220分钟，形成熔块，将玻璃：17g、Co2O3：3g，加入上述熔块中，球磨360分钟，然后加入6g的石蜡造粒，每片称取0.50g进行压片，最后进行烧结：其烧结制度为：经220分钟升温至550℃，后再经60分钟升温至1260℃，并保温110分钟。
实施例4：
首先将Mg2TiO4：66g、Mg2SiO4：10g，混合后球磨240分钟，在950℃合成210分钟，形成熔块，将玻璃：19.8g、Co2O3：4.2g，加入上述熔块中，球磨340分钟，然后加入7g的石蜡造粒，每片称取0.50g进行压片，最后进行烧结：其烧结制度为：经220分钟升温至550℃，后再经65分钟升温至1300℃，并保温110分钟。
实施例5：
首先将Mg2TiO4：62g、Mg2SiO4：10g，混合后球磨240分钟，在1100℃合成200～240分钟，形成熔块，将玻璃：20g、Co2O3：0.20g，加入上述熔块中，球磨360分钟，然后加入6g的黏合剂造粒，每片称取0.50g进行压片，最后进行烧结：其烧结制度为：经240分钟升温至550℃，后再经60分钟升温至1160℃，并保温120分钟。