[发明专利]一种两相复合微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及通讯系统中的介质谐振器、滤波器、GPS介质天线等微波元器件用的一种两相复合微波介质陶瓷材料及其制备方法，属材料科学技术领域。

背景技术

 微波介质陶瓷是微波器件的核心材料，随着通讯技术的迅猛发展，目前已开发出一大批适用于各种微波频段的微波介质陶瓷材料。应用于微波电路的介质陶瓷材料，一般应满足：（1）高的相对介电常数εr，以减小器件尺寸，一般要求εr≥20；（2）高的品质因数Q或Qf值，以降低损耗；（3）接近于零的频率温度系数τf，以保证器件的温度稳定性。

目前开发的微波介质陶瓷已基本上实现了介电常数的系列化，εr涵盖20~100，然而介电常数在55~65的中介电常数微波介质陶瓷材料体系较少，而GPS介质天线等微波元器件对该范围介电常数的微波介质陶瓷材料有较强的实际需求。Albina Borisevich等在《Journal of European Ceramic Society》2001年21卷1719-1722页发表的“Microwave dielectric properties of Li_1+x-yM_1-x-3yTi_x+4yO₃ (M=Nb⁵⁺,Ta⁵⁺) solid solutions” 一文报道了Li-Nb(Ta)-Ti体系微波介质陶瓷的介电性能：εr为 55~78，Qf值最高为9000GHz，τf可调，然而Qf值较低。中国发明专利200510011657.9公开了一种近零频率温度系数的微波介质陶瓷，该发明的Ca_1-xZn_xLa₄Ti₅O₁₇（x=0.005~0.4）体系微波介质陶瓷介电常数在56~58之间，Qf值在8200~18500GHz之间。该体系材料介电常数大于58时，Qf值急剧下降，而频率温度系数超出一般实用要求的±10ppm/^oC。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种介电常数在57~65，具有高的Qf值与良好频率温度系数的微波介质陶瓷材料，以满足GPS介质天线等微波元器件对中介电常数尤其是介电常数60附近的微波介质陶瓷材料的需求。本发明的另外一个目的是提供上述的微波介质陶瓷材料的制备方法。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种两相复合微波介质陶瓷材料，该陶瓷材料的原料配方组成为：

 (100-x)wt%Ba₄Sm_9.33Ti₁₈O₅₄+x wt%BaTi₄O₉+ywt%MO

其中：x、y为质量分数，30≤x≤40，0≤y≤1.0

MO为金属氧化物Al₂O₃、Bi₂O₃和MnO中的一种或多种。

作为优选，上述的陶瓷材料的原料配方组成为：

 (100-x)wt%Ba₄Sm_9.33Ti₁₈O₅₄+x wt%BaTi₄O₉+ywt%MO

其中：31.6≤x≤36.1，0≤y≤0.5

MO为金属氧化物Al₂O₃、Bi₂O₃和MnO中的一种或多种，x、y为质量分数。

作为再优选，上述的该陶瓷材料的组成为钨青铜Ba₄Sm_9.33Ti₁₈O₅₄和BaTi₄O₉。

作为优选，上述的金属氧化物MnO可由MnCO₃替代。

为了实现上述的第二个目的，本发明提出的一种两相复合微波介质陶瓷材料，可通过以下两种制备方法分别获得：

制备方法1（两次合成法）：