[发明专利]一种高Q值中介电常数的微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波介质陶瓷，尤其涉及一种以碳酸钙(CaTiO₃)和镓酸镧(LaGaO₃)复合的高Q值中介电常数的微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷，是指应用于微波频段电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷；它具有损耗低、频率温度系数小、品质因数高等特点；在现代通讯中被广泛用作谐振器、滤波器、双工器、介质基片、介质波导传输线和天线等电子元器件。这些元器件又广泛应用于移动通信、卫星电视广播通信、雷达和全球卫星定位导航系统等众多领域，而且在现代通信、军事技术等领域的应用正发挥着越来越大的作用。

近年来，随着移动通讯、卫星通讯的迅速发展，特别是数字卫星电视的发展，对中介高Q微波介质陶瓷进行了大量的研究。

当中介电常数微波介质陶瓷应用于微波系统中时，其基本性能要求为：

介电常数ε_r＝30～50；

谐振频率温度系数τ_f＝0±10ppm/℃；

Q×f≥30000GHz。

在目前已报道的中介电常数高Q值微波介质陶瓷体系中，xCaTiO₃-(1-x)LnAlO₃(x＝0.7，Ln＝Nd，La)体系陶瓷由于具有优良的微波介电性能：介电常数ε_r＝40～45，谐振频率温度系数τ_f＝0±10ppm/℃，Q×f＝33000GHz～45000GHz而备受关注。然而，国内学者研究结果发现，采用传统固相反应法制备出的xCaTiO₃-(1-x)LnAlO₃(x＝0.7，Ln＝Nd，La)体系微波介质陶瓷很难达到国外同类产品的性能指标，特别是Q×f远远低于国外产品(Q×f≤40000GHz)。工业生产中使用的该系列陶瓷也主要是从日本购买合成好的xCaTiO₃-(1-x)NdAlO₃体系微波介质陶瓷粉末，大大增加了工业生产成本，限制了其在工业生产中的应用。也有国内学者报道采用聚合物前驱体等方法制备出了性能优异的xCaTiO₃-(1-x)NdAlO₃体系陶瓷，然而该方法价格昂贵，工艺过程复杂，不适合规模化生产。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在缺点和不足，提供一种高Q值中介电常数的微波介质陶瓷及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

采用一种新型的材料体系：碳酸钙(CaTiO₃)和镓酸镧(LaGaO₃)两相复合获得xCaTiO₃-(1-x)LaGaO₃(x＝0.66～0.62)中介电常数微波介质陶瓷，此材料系列与0.7CaTiO₃-0.3NdAlO₃、0.7CaTiO₃-0.3LaAlO₃等传统中介电常数高Q值微波介质陶瓷相比，在采用常规固相反应法基础上能制备出性能稳定，重复性良好的介电常数更高(44～49)，Q值更高(42000～50000GHz)，谐振频率温度系数近零且连续可调的高性能微波介质陶瓷，满足移动通信和卫星通信系统等的应用需求。

具体地说，本发明的技术方案是：

一、高Q值中介电常数微波介质陶瓷(简称陶瓷)

本陶瓷的组分按质量百分比：

CaCO₃        25～35％；

TiO₂         15～30％；

La₂O₃        20～35％；

Ga₂O₃        10～25％；

所述CaCO₃和TiO₂的纯度均大于或等于99.0％，La₂O₃和Ga₂O₃的纯度均大于或等于99.9％。

质量百分比验证：

各组分的下限之和小于100％，各组分的上限之和大于100％；

每一组分的下限与其它组分的上限之和大于或等于100％；

每一组分的上限与其它组分的下限之和小于或等于100％。