[发明专利]微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用，涉及材料技术领域。本发明提供的微波介质陶瓷材料，以特定配比的BaTi₄O₉和BaZn_2.03Ti_3.89O_10.89为晶相，二者复合能够使得微波介质陶瓷材料的介电常数在36附近，谐振频率温度系数接近于零，通过在上述体系中引入BN、AlN能够大幅度提高材料的抗热震性能，引入由特定组分组成的第一改性剂和第三改性剂，能够降低微波介质陶瓷的烧结温度，提高微波介质陶瓷的介电性能。相较于传统的BaTi₄O₉基微波介质陶瓷材料，本发明的微波介质陶瓷材料的烧结温度降低了约30℃，品质因数较高，热震温差为155～160℃，抗热震性好。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及一种微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用。

背景技术

基于5G网络的快速普及，谐振器、滤波器、振荡器、移相器、电容器以及微波基板等射频元器件成为通讯的关键材料，其中，微波介质陶瓷材料是指应用于射频元器件中微波频段电路的作为介质材料完成一种或多种功能的关键陶瓷材料。

微波介质陶瓷自1939年开始发展至今，各种低、中、高介的微波介质陶瓷取得了迅速的发展，种类繁多，相关体系逐渐成熟和完善，对于介电常数ε_r在36左右的微波介质陶瓷，目前市场上主要是BaTi₄O₉基微波介质陶瓷，但在温差较大的情况下，由于散热不均产生内应力，进而导致产品的抗热震性差，在现有技术中，BaTi₄O₉基微波介质陶瓷材料抗热震性差，无法满足5G移动通信应用的需求。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种微波介质陶瓷材料，其抗震性能好，以解决上述问题中的至少一种。

本发明的第二目的在于提供上述微波介质陶瓷材料的制备方法，该制备方法操作简便、快速，成本低。

本发明的第三目的在于提供上述微波介质陶瓷材料在射频元器件中的应用。

第一方面，本发明提供了一种微波介质陶瓷材料，主要由陶瓷主料和改性剂制备得到；

按摩尔百分比计，所述陶瓷主料包括BaTi₄O₉ 70％～80％和BaZn_2.03Ti_3.89O_10.8920％～30％；

所述改性剂包括第一改性剂、第二改性剂或第三改性剂中的至少一种；

所述第一改性剂包括Al₂O₃、SiO₂或CuO中的至少一种；

所述第二改性剂包括BN和/或AlN；

所述第三改性剂包括MnCO₃、Nd₂O₃或CeO₂中的至少一种。

作为进一步技术方案，所述BaTi₄O₉的制备方法包括如下步骤：

将BaO和TiO₂按BaTi₄O₉化学计量比粉碎混合，预烧后制备得到所述BaTi₄O₉；

优选地，所述预烧的温度为1000～1050℃，所述预烧的时间为3～4h。