[发明专利]一种中介高Q微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

一种中介高Q微波介质陶瓷材料及其制备方法，该微波介质陶瓷材料包括陶瓷基料，所述陶瓷基料的化学式为(1‑x)Ca_0.95Sr_0.05[(Zn_1/3Nb_2/3)_yTi_1‑y]O₃‑xLa_0.7Sm_0.3AlO₃，其中，0.20＜x＜0.35，0.15≤y≤0.3。得到所述陶瓷基料后，掺入改性剂和烧结助剂进行二次球磨，之后造粒、压制、烧结，可制备得到所述微波介质陶瓷。实验表明，该微波介质陶瓷材料介电常数在45～55范围内、损耗低、频率温度系数近零可调，可作为5G介质滤波器、隔离器、微波天线等微波元器件应用，具有较大的使用价值。

技术领域

本发明属于电子陶瓷材料领域，尤其是涉及一种中介高Q微波介质陶瓷材料及其制备方法。

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，在现代通讯中被广泛作为谐振器、滤波器等元器件，在军事雷达、飞机、移动通讯等方面均有广泛应用。近年来，随着5G通信技术的兴起和迅速发展，对器件要求越来越高，小型化、高频化、低成本化、环境友好化，是未来的发展方向。具体对微波介质材料性能要求来看，介电常数可选，品质因数高，温度稳定性好。

在众多微波介质材料中，中介电常数(20≤ε_r≤70)微波介质材料一直是应用和研究的热点。已有的报道中，介电常数在20左右的微波介质材料有MgTiO₃-CaTiO₃体系；Ba(Mg_1/3Ta_2/3)O₃体系；MRAlO₄体系，M为碱土金属元素如Ca，Sm，R为稀土元素如Sm，Nd等。介电常数在30左右的有MgTiO₃-CaTiO₃体系。介电常数在37左右的有BaTi₄O₉体系，(Zr，Sn)TiO₄体系。介电常数45左右的有MTiO₃-LnA1O₃体系，M为Sr，Ca；Ln为La，Nd，Sm。上述几种介电常数的材料，研究众多，较为成熟。

随着介质滤波器，介质隔离器的发展需要，介电常数为50左右的微波介质材料研究也越来越多。中国专利公开号CN 105000884 A报道了一种微波介质陶瓷材料的制备方法，其主要内容是：合成主晶相为xCaTiO₃-(1-x)ReAO₃；Re为La，Nd，Sm；A为Al或Ga；该发明虽然能做到介电常数50，但其对应的频率温度系数较高大于10ppm/℃，且含有价格昂贵的Nd₂O₃原料，烧结温度太高在1450℃～1550℃。中国专利CN109437901A报道了一种微波介质材料的制备方法，采用的是Ca_1-z(Li_0.5Sm_0.5)_zTiO₃-xLa_1-ySm_yAlO₃体系材料，该发明对应的介电常数为50的材料，品质因数Q*f值为30400，但频率温度系数过高达到89ppm/℃。中国专利公开号CN105060892A采用0.38ZnZrTa₂O₈+0.62TiO₂组和，可以制备介电常数为50～55的微波介质材料，但其Q*f值不算太高，普遍小于25000，并且使用的Ta₂O₅原料价格很高。可见，目前介电常数为50的微波介质材料要实现批量商用化，主要技术问题有：原材料成本较高，烧结温度偏高，频率温度系数偏大等。