[发明专利]一种微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种微波介质陶瓷材料，其包括质量百分比为82％～90％的基体材料和质量百分比为10％～18％的改性添加剂；其中，所述基体材料为Zn₂SiO₄，所述改性添加剂包括第一添加剂TiO₂、第二添加剂Al₂O₃和Co₂O₃中的一种或两种、第三添加剂MgO和SiO₂中的一种或两种、第四添加剂MnCO₃。本发明提供的微波介质陶瓷材料具有介电常数低、品质因数高、高抗热震性以及近零谐振频率温度系数的优异性能，并且其烧结温度较低，能够适应多款器件的应用和器件的跨区域气候环境的使用要求。此外，本发明提供的微波介质陶瓷材料的制备方法，具有工艺简便，易于批量生产的特点。

技术领域

本发明属于微波介质陶瓷技术领域，尤其涉及一种微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着通信技术的快速发展，使用的通信频率显著提高，这就要求通信器件(滤波器、双工器等)需实现高频率、小型化、温度稳定。由此促使微波介质陶瓷器件成为通信设备商部署5G的主要方案之一。无线通讯过程中的损耗主要来源于微波介质陶瓷本身带来的损耗，为了满足信息技术和微波器件高性能化这一要求，具有低介电常数εr、高品质因数Q×f、近零谐振频率温度系数τf的材料成为研究热点。

硅酸锌介质陶瓷是重要的低介陶瓷材料之一，Zn₂SiO₄陶瓷的电性能优异(εr～6.6，Q×f～219000GHz)，但谐振频率温度系数过负(-61ppm/℃)，且烧结温度偏高(≥1300℃)；在Zn₂SiO₄陶瓷中掺杂11wt％TiO₂后，可将其谐振频率温度系数调至近零(～1ppm/℃)，但由于Zn₂SiO₄和TiO₂两相的热膨胀系数差异较大，导致Zn₂SiO₄陶瓷中掺杂11wt％TiO₂后，陶瓷的抗热震性较差，这严重阻碍了Zn₂SiO₄陶瓷的实际应用。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有高抗热震性、近零谐振频率温度系数的微波介质陶瓷材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种微波介质陶瓷材料，包括质量百分比为82％～90％的基体材料和质量百分比为10％～18％的改性添加剂；

其中，所述基体材料为Zn₂SiO₄，所述改性添加剂包括第一添加剂、第二添加剂、第三添加剂和第四添加剂，所述第一添加剂为TiO₂，所述第二添加剂为Al₂O₃和Co₂O₃中的一种或两种，所述第三添加剂为MgO和SiO₂中的一种或两种，所述第四添加剂为MnCO₃。

优选地，所述第一添加剂的质量百分比为8％～15％，所述第二添加剂的质量百分比为0.1％～1.0％，所述第三添加剂的质量百分比为0～1.0％，所述第四添加剂的质量百分比为0.3％～1.0％。

进一步优选地，所述第二添加剂为Al₂O₃和Co₂O₃中的两种时，Al₂O₃的质量百分比为0.1％～1.0％，Co₂O₃的质量百分比为0～0.2％。

进一步优选地，所述第三添加剂为MgO和SiO₂中的两种时，MgO的质量百分比为0～1.0％，SiO₂的质量百分比为0～0.5％。