[发明专利]一种低损耗复合微波介质陶瓷及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于介质陶瓷技术领域，特别涉及一种低损耗复合微波介质陶瓷及其制备方法于应用。

背景技术

随着微波通信技术的发展，尤其是高频段移动通信和卫星通信技术的高速发展，频谱资源日益严峻，市场对高频介质谐振器，介质滤波器以及微波天线等高频元器件的需求日益迫切，对微波介质陶瓷材料提出了更高的要求，需要更低损耗(Q*f值高于60000GHz)，介电常数小于30，使用频段更高(高于5GHz)，能够适应极端气候，温度特性高度稳定，以保证器件能在温度一定波动范围内正常工作。

并且，随着微波通信设备的应用不断扩展，微波通信设备的设计向多元化发展，这对具有不同温漂的同种介电常数的微波介质陶瓷材料的需求也日益增长，微波介质陶瓷材料也向着温漂连续可调方向发展。

Ba(Mg_1/3Ta_2/3)O₃是一种Q*f值极高的微波介质陶瓷材料，但是因为其高昂的原材料(氧化钽)价格和严苛的制备工艺条件(烧结温度接近1700℃，且烧结时间长，达30h以上，且最佳烧结温度窗口只有2～5℃)导致其价格非常昂贵，严重限制了其广泛应用。Ba(Mg_1/3Ta_2/3)O₃自上个世纪发现以来，人们一直没有停下对其改进的脚步，但由于其特殊的晶体结构(B位长程有序)效果一直不理想。因为其制备难度，国内没有稳定提供产品的单位，国际上也仅有日本一家能提供此种材料且温漂固定不可调。

基于此，有必要对微波介质陶瓷材料Ba(Mg_1/3Ta_2/3)O₃进行有效的改进，以保证其极高的Q*f值的前提下降低烧结温度、减少烧结时间、拓宽烧结温度、尽量降低原材料成本，同时实现温漂连续可调以满足各种需求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种低损耗复合微波介质陶瓷。本发明微波介质陶瓷材料具有极高的Q*f值(≥200000GHz)、温漂可调(-4～6ppm/℃)的特性，烧结温度适中，具有极大的应用价值和市场潜力。

本发明另一目的在于提供一种上述低损耗复合微波介质陶瓷的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述低损耗复合微波介质陶瓷的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种低损耗复合微波介质陶瓷，其化学通式为xBa₃(MgTa₂)_0.875Sn_0.125O₆-yGdTi_0.5M_0.5O₆-zCa₅TiTa₂O₁₂，其中，M＝Nb或Ta；x+y+z＝1，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1。

进一步地，所述的微波介质陶瓷包含有化合物A，所述化合物A的化学式为Ba₃(MgTa₂)_0.875Sn_0.125O₆。

进一步地，所述的微波介质陶瓷还包含有化合物B，所述化合物B的化学式为GdTi_0.5M_0.5O₆，M＝Nb或Ta。

进一步地，所述的微波介质陶瓷还包含有化合物C，所述化合物C的化学式为Ca₅TiTa₂O₁₂。

为了进一步更好地实现本发明，所述的微波介质陶瓷中，以化合物A的摩尔百分比和化合物B与化合物C的摩尔百分比之和为100％计，所述化合物A所占摩尔百分比为70～97％，所述化合物B所占的摩尔百分比为3～30％，所述化合物C所占的摩尔百分比为3～30％。所述化合物A和化合物B与化合物C的摩尔比为(70～97):(3～30):(3～30)。

本发明还提供一种上述低损耗复合微波介质陶瓷的制备方法，通过将化合物A、化合物B和化合物C复合形成固熔体得到。