[发明专利]一种陶瓷材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种陶瓷材料。本发明以Mg_aSi_bCa_cTi_dO_(a+2b+c+2d)为基础配方，通过复合掺杂有Mg₄NbTaO₉‑Al₂O₃等，获得的低介电常数微波陶瓷材料性能如下：相对介电常数在8～10之间，Qf在80000～100000之间，谐振频率温度系数在0±10ppm/℃，且具有较宽烧结工艺窗口和良好机械加工性能。同时，本发明还公开一种陶瓷材料的制备方法。

技术领域

本发明属于特种陶瓷材料科学技术领域，具体涉及一种新型功能陶瓷材料配方及其制备方法与应用。

背景技术

随着通信技术的快速发展，作为整个系统重要部分的谐振器和滤波器中重要组成部分的介质陶瓷获得了广泛的研究和关注。微波介质陶瓷是一种新型功能电子陶瓷，具有介电常数高、损耗低、频率温度系数小等特点，用这种微波陶瓷材料可以制成介质谐振器、双工器、介质滤波器等器件，广泛应用于移动通信基站、直放站、雷达、卫星定位导航系统等众多领域，以满足上述基站天馈系统中滤波单元小型化和低损耗等高性能指标的需要。特别是当今的5G时代，传统金属腔体滤波器不能实现高抑制的系统兼容问题，而陶瓷介质材料腔体可以解决这些问题，微波介质陶瓷滤波器是未来5G重要的解决方案。随着未来中国5G基站建设数量的不断增加，2019-2023年市场容量将超过336亿元，复合年均增长率为80.32％。

在5G通讯中对中低介电常数的材料应用较多，这里低介电常数材料主要指介电常数7～10之间的材料。低介电常数材料通常以镁橄榄石(Mg₂SiO₄)体系为主，镁橄榄石(Mg₂SiO₄)具有低的介电常数(6.8左右)、较高的Qf(270000)，适合作为低介电常数介质谐振器的一种微波介质材料；但Mg₂SiO₄陶瓷具有较大的负谐振频率温度系数(-67ppm/℃)，而通讯滤波器或谐振器要求温度系数为0±10ppm/℃。通常解决方案是添加CaTiO₃材料(温度系数+800ppm/℃)来修饰温度特性，但由于CaTiO₃材料的Qf值很低，只有3600，导致材料整体Qf只有30000～40000，无法满足5G的要求。另外5G通讯滤波器多为异形件，很难通过一体成型完成，通常陶瓷材料烧结后，还需要再机械加工，因此对陶瓷的机械加工性能要求更高。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种陶瓷材料。本发明以Mg_aSi_bCa_cTi_dO_(a+2b+c+2d)为主晶相，通过复合掺杂Mg₄NbTaO₉-Al₂O₃等，获得的低介电常数微波陶瓷材料性能如下：相对介电常数在8～10之间，Qf在80000～100000之间，谐振频率温度系数在0±10ppm/℃，且具有较宽烧结工艺窗口和良好机械加工性能。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种陶瓷材料，所述陶瓷材料以Mg_aSi_bCa_cTi_dO_(a+2b+c+2d)为主晶相，并复合掺杂有Mg₄NbTaO₉和Al₂O₃。