[发明专利]具有BA温度特性的钛酸镁系微波介质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子信息材料与元器件技术领域，特别是涉及一种具有BA温度特性的钛酸镁系微波介质材料及其制备方法。

背景技术

近年来，移动通信、卫星通信、全球卫星定位系统(GPS)、蓝牙技术以及无线局域网(WLA)等现代通信业都得到了飞速发展。这种飞速发展极大的带动了现代通信相关元器件的需求。对各类军用民用整机的震荡、耦合、滤波、旁路电路中所需要的微波谐振器、滤波器、振荡器、移相器、微波电容器以及微波基板等元器件，有着庞大的市场需求。微波陶瓷电容器等微波元器件由于体积小、质量轻、性能稳定、价格便宜等优点，发展得相当迅速，其市场也迅速扩大，并且在现代通信工具的微型化、片式化、集成化起着举足轻重的作用。目前，微波陶瓷电容器已经成为了电容器市场的重要组成，全球市场的需求量增长速度近15%。市场需求巨大，产业化市场前景非常广阔。

对于射频、微波多层陶瓷电容器来说，还要求具备以下性能：高耐压、大电流、大功率、超高Q值、稳定温度系数，超低等效串联电阻ESR等。MgTiO₃具有优异的介电性能并符合BA特性温度系数的要求，在13GHz下ε_r=18，Qf＝160000GHz，TCC=100ppm/℃。但是MgTiO₃的烧结温度区间窄，较难合成，而且烧结过程易生成二钛酸镁(MgTi₂O₅)。此外还存在烧结温度高（1400℃以上），烧结耗能大，使用的银钯内电极成本高昂等缺点，因此在实际生产使用中，制约了产品的生产条件，不利于产业化大规模生产。对于MgTiO₃，作为BA温度特性的微波电容器瓷质，需要保证MgTiO₃的合成过程中，减少二钛酸镁的出现，并且拓宽烧结温度区间。同时降低烧结温度以降低生产成本，适应产业化生产的需要。这也成为本发明提供的技术方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供具有BA温度特性的钛酸镁系微波介质材料及其制备方法，尤其是符合BA温度特性微波介质材料及其制备方法，该材料可以有效改善烧结区间并提高品质因素，使得陶瓷能够在较低温度烧结下，保持良好介电性能的同时，拥有符合BA特性的温度系数。

为了解决上述问题，本发明公开了一种具有BA温度特性的钛酸镁系微波介质材料，包括70-86%摩尔的MgTiO₃，8-14%摩尔的Mg₂SiO₄，2-10%摩尔的掺杂元素和2-14%摩尔的LMZBS助熔剂。

进一步地，所述瓷粉含有2-10%的掺杂元素，包括摩尔分数为0-0.8%的MnO，1-5%的CoO，0-0.3%的Nb₂O₅和1-3%的Al₂O₃。

进一步地，所述LMZBS助熔剂包括10-40%摩尔百分比的Li₂O，5-20%摩尔百分比的MgO，5-20%摩尔百分比的ZnO，10-35%摩尔百分比的B₂O₃和10-45%摩尔百分比的SiO₂。

进一步地，所述掺杂元素和助熔剂元素的组成形式为氢氧化物，氧化物，碳酸化合物和/或化合物。

本发明还公布了一种具有BA温度特性的钛酸镁系微波介质材料制备方法，包括：

按照化学计量配比主瓷粉(MgCO₃)₄·Mg(OH)₂·5H2O：TiO₂=1：5和(MgCO₃)₄·Mg(OH)₂·5H2O：SiO₂=2：5；

加入2-10%的掺杂元素，掺杂元素包括摩尔分数为0-0.8%的MnO，1-5%的CoO，0-0.3%的Nb₂O₅和1-3%的Al₂O₃，以去离子水为介质，球磨24小时后，在1100℃下温度煅烧2-4小时；