[发明专利]一种高品质因数微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及微波介质材料领域，尤其涉及一种高品质因数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按以下配方表达式的原料：(1‑x)(Mg_1‑y,Zn)TiO₃+xCaTiO₃+awt％Mg₂SiO₄+bwt％MO。本发明制备出的微波介质陶瓷材料具有超高的品质因数，其ε_r＝18～22，Qf＝90000～100000GHz，τ_f＝±8ppm/℃。本发明的微波介质陶瓷材料制备工艺简单、成本低、重现性好、易于工业化生产且性能优异，可广泛应用于制作高稳定性介质滤波器、双工器和合路器等微波频率器件。

技术领域

本发明涉及微波介质材料领域，尤其涉及一种高品质因数微波介质陶 瓷材料及其制备方法。

背景技术

5G，即第五代移动通信技术，是新一代信息技术的发展方向和数字经 济的重要基础。2019年6月6日，工信部向中国电信、中国移动、中国联 通和中国广电发放了5G商用牌照，我国正式进入5G商用元年。5G技术变 革带来射频前端市场规模的快速发展，使得介质滤波器、阵列天线等射频 器件的用量大幅增加。与4G网络相比，5G具有低时延、高可靠性、超低 功耗、网络容量大等优点，并且峰值速率提升20倍。设备小型化、低功耗、 高可靠性对介质滤波器的核心材料提出了更严格的要求，因此，具备稳定 可靠的介电常数ε_r、低损耗高品质因数Qf和接近零的谐振频率温度系数 τ_f的微波介质陶瓷成为当下研究的热点。

偏钛酸镁MgTiO₃拥有铁钛矿结构，烧结温度在1400℃以上，拥有较好 的微波介电性能：ε_r≈17，Qf≈160000GHz，τ_f≈-50ppm/℃，钙钛矿结构 CaTiO₃：ε_r≈160，Qf≈7000GHz，τ_f≈+850ppm/℃，其烧结温度1400℃左 右。根据两相陶瓷复合其频率温度系数符合对数法则，通常在MgTiO₃中可 以添加具有正谐振频率温度系数的CaTiO₃来补偿谐振频率温度系数，来保 证微波器件的温度稳定性，从而满足电子线路的实际需求。在专利 US5340784中公开了一种MgTiO₃-CaTiO₃微波介质陶瓷，烧结温度 1300～1425℃，ε_r≈18～22，Qf≈18000～28000GHz，其Qf较低，烧结温度 偏高。中国专利CN103641469发明了一种MgTiO₃、CaTiO₃低损耗陶瓷，烧 结温度1320～1380℃，ε_r≈9～20，Qf≈65000～85000GHz，τ_f≈±10ppm/℃，烧结温度偏高，烧结成本较高。

为了解决上述问题，当前迫切需要开发一种工艺简单、重现性好、材 料成本低、烧结温度低，同时满足低损耗更高品质因数特性的微波介质陶 瓷，以满足新一代移动通讯技术对微波介质陶瓷材料的需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了提供一种介电常数18～22，品质 因数为90000～100000GHz，谐振频率温度系数为±8ppm/℃的微波介质陶瓷 材料，以满足介质滤波器等微波元器件对高品质因数、高可靠性微波介质 陶瓷材料的需求。本发明的另外一个目的是提供上述微波介质陶瓷材料的 制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种高品质因数微波介质 陶瓷材料，包括按以下配方表达式的原料： (1-x)(Mg_1-y,Zn)TiO₃+xCaTiO₃+awt％Mg₂SiO₄+bwt％MO；