[发明专利]一种频率温度系数改善的微波介质材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种频率温度系数改善的微波介质陶瓷材料及其制备方法，属于微波介质材料技术领域。该微波介质陶瓷材料的组成表达式为：(1‑x)Mg₂TiO₄‑x[CaTiO₃‑yMO]，其中：0≤x≤0.3，0.1≤y≤0.2，MO为助剂。该材料制备时，首先合成CaTiO₃‑yMO，使其频率温度系数相比于单相CaTiO₃得到改善；然后再与Mg₂TiO₄进行两相复合。本发明微波介质陶瓷材料的介电常数为18.5～24，Q×f值为40000～70000GHz，频率温度系数|τ_{f(‑40℃→20℃)}|+|τ_{f(20℃→135℃)}|≤10ppm/℃。

技术领域

本发明涉及微波介质材料技术领域，具体涉及一种频率温度系数改善的微波介质材料及其制备方法。

背景技术

谐振频率温度系数τ_f是用来衡量材料元件谐振频率随温度漂移程度的参数，单位ppm/℃。谐振频率温度系数的正负值并不代表元件性能好坏，但是谐振频率温度系数接近零才是元件的稳定关键。τ_f＝[f(T₂)-f(T₁)]/f(T₀)/(T₂-T₁)，其中，f(T₂)为T₂温度点的谐振峰频率，f(T₁)为T₁温度点的谐振峰频率，f(T₀)为室温时的谐振峰频率。大多数情况下，大部分微波介质材料的谐振频率随温度呈线性变化，研究人员一般选取T₁＝-40℃、T₂＝80℃、T₀＝20℃作为测试温度点，即用τ_{f(-40℃→80℃)}来评价微波介质材料的谐振频率随温度的变化。

(1-x)Mg₂TiO₄-xCaTiO₃系微波介质材料是应用最广的微波介质材料之一，但其谐振频率随温度变化却是呈抛物线状(非线性)，τ_{f(-40℃→80℃)}并不能代表其真正的温漂特性，需要引入更多温度点变化下的频率温度系数τ_f来进行更全面的评价。对于谐振频率随温度呈抛物线变化的材料来说，|τ_{f(T1℃→20℃)}|+|τ_{f(20℃→T2℃)}|来评价其温漂特性更为合适。随着5G通讯技术的发展，特别是微波介质陶瓷在介质波导滤波器领域内的应用，高功率带来的放热问题，也使得元件需要适应更高使用环境温度的变化。传统的(1-x)Mg₂TiO₄-xCaTiO₃系微波介质材料的频率温度系数(τ_{f(-40℃→80℃)}≤±10ppm/℃，|τ_{f(-40℃→20℃)}|+|τ_{f(20℃→80℃)}|≥15ppm/℃)已不能满足介质波导滤波器等新型射频元器件在-40℃～135℃温度区间内正负两端同时近零的设计要求。

发明内容

针对现有(1-x)Mg₂TiO₄-xCaTiO₃系微波介质材料的频率温度系数|τ_{f(T1℃→20℃)}|+|τ_{f(20℃→T2℃)}|值过大的缺点，本发明提供一种频率温度系数改善的微波介质陶瓷材料，该材料频率温度系数|τ_{f(-40℃→20℃)}|+|τ_{f(20℃→135℃)}|≤10ppm/℃。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：