[发明专利]低介电常数高Q值微波介质材料

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种新材料，尤其涉及一种用于微波集成电路基片(MIC)、介质天线、高频介质谐振器、滤波器等领域的具有低介电常数高Q值的新材料。

背景技术

微波介质材料广泛应用于微波集成电路基片(MIC)、介质天线、高频介质谐振器、滤波器等领域，在GSM蜂窝通信系统中微波基地站发射机、接收机以及移动电话均需要大量的微波介质滤波器、鉴频器、振荡器、双工器等。介质谐波器、滤波器等微波器件是手机、2.4GHz无绳电话、直放机、中继站等整机产品的重要组成部分。

现有的微波介质材料的缺点在于介电常数εr高，而品质因素Q值不高，例如，现有的微波介质材料，成分为HgTiO₃+CuTiO₃时，εr＝20，成分为NdBuTiO₃时，εr＝90，这样做高频介质滤波器，例如S波段的滤波器如用此种高介电常数材料体积太小，导致无法实现常规化、小型化生产。

发明内容

本发明提供一种低介电常数高Q值微波介质材料，其目的解决现有技术存在的缺点，使高频滤波器小型化成为可能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

低介电常数高Q值微波介质材料，其特征在于：其成分为：ZnO、SiO₂、ln₂O₃，其中，在1份材料中，ZnO摩尔分数a为1.5-3.0，SiO₂摩尔分数b为0.5-1.3，ZnO和SiO₂总和的质量百分比c为0.05％-0.1％，剩余物质为ln₂O₃。

上述技术方案的有益之处在于：采用如上配方加工出来的微波介质材料，经试验表明，与现有的微波介质材料相比，具有低介电常数高Q值的优点，生产重复性能好，并且其温度系数Tf可调。从而使高频滤波器小型化成为可能。

具体实施方式

本发明材料的生产工艺为，选用分析纯的氧化硅(SiO₂)、氧化锌(ZnO)及相应的稀土材料(选用ln₂O₃)，按照设定的配方加入去离子水以后以氧化锆球为研磨介质混料40小时烘干后，粉料在1100-1180度温度下预烧4小时，将预烧后的瓷料粉碎，添加1％(质量分数)的聚乙烯醇树脂(PVA)后造粒。然后干压成型，成为直径15mm，高度6mm左右的侧视块，排胶后在1250-1480温度内于空气气氛中保温3小时进行烧洁。用X-射线衍射分析(XRD)分析样品的晶相组成，用扫描电镜显微照片(SEM)观测样品，烧洁端面的显微形貌，将烧洁样品加工成直径11mm，高度为5mm的标准圆柱体，用Hakki-Coleman介质谐振器法测量样品的微波介电性能，样品的谐振频率温度系数在-40-+80度范围内测得。

实施例1：

a＝2.25，b＝0.9，c＝0.065，烧洁温度：1280±10℃保温3小时，以上述工艺得到样品。测试结果：介电常数εr＝6.0，品质因素Q>3000(中心频率fo＝7GHz时)，温度系数Tf＝-5ppm

实施例2：

a＝2.25，b＝0.9，c＝0.075，烧洁温度：1300±10℃保温3小时，以上述工艺得到样品。测试结果：介电常数εr＝6.05，品质因素Q>3000(中心频率fo＝7GHz时)，温度系数Tf＝0±1ppm

实施例3：

a＝2.25，b＝0.9，c＝0.085，烧洁温度：1320±10℃保温3小时，以上述工艺得到样品。测试结果：介电常数εr＝6.07，品质因素Q>3000(中心频率fo＝7GHz时)，温度系数Tf＝5ppm

由以上实施例可知，本发明的生产重复性能好，Q值高，介电常数大大低于现有技术的微波介电材料，并且，当a，b值确定时，介电常数介电常数εr，品质因素Q值则确定，改变c就可以改变温度系数Tf，实现温度系数可调。