[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，其包括陶瓷主料和添加量占所述陶瓷主料的总质量的1％～4％的改性添加剂；其中，所述陶瓷主料包括第一陶瓷主料MgAl₂O₄和第二陶瓷主料SrTiO₃。本发明通过在陶瓷主料中引入具有良好抗热震性和高品质因数的MgAl₂O₄，有利于提高陶瓷材料的抗热震性和品质因数，并且还在陶瓷主料中引入SrTiO₃，从而形成(1‑x)MgAl₂O₄‑x SrTiO₃体系的微波介质陶瓷材料。该微波介质陶瓷材料在介电常数保持在12左右的情况下，品质因数Q_f较高，谐振频率温度系数接近于零，且热震温差为140℃～145℃，具有较高的抗热震性，能够较好满足5G移动通信应用的需求。此外，本发明实施例提供的制备方法工艺简单、成本低廉，适合大规模工业生产。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种微波介质陶瓷材料及其制备方法。

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12左右的低介电常数微波介质陶瓷主要是Al₂O₃-TiO₂体系，但当制备的原料的纯度低于99.99％时，则很难制备出品质因数Q_f高于25000GHz的微波介质陶瓷，即较低纯度的原料制备获得的微波介质陶瓷材料的品质因数Q_f较低，而高纯度的原料的制备成本较高，进而导致微波介质陶瓷的价格较高(一般是3倍价格)；此外，Al₂O₃-TiO₂系微波介质陶瓷材料的抗热震性较差，无法满足5G移动通信应用的需求。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种低介电常数、近零谐振频率温度系数、高品质因数且高抗热震性的微波介质陶瓷材料及其制备方法。

根据本发明的实施例的一方面提供的微波介质陶瓷材料，所述微波介质陶瓷材料包括陶瓷主料和改性添加剂，所述陶瓷主料包括第一陶瓷主料和第二陶瓷主料，所述第一陶瓷主料为MgAl₂O₄，所述第二陶瓷主料为SrTiO₃；所述改性添加剂包括第一添加剂、和/或第二添加剂、和/或第三添加剂，所述第一添加剂选自CuO、SiO₂和MnO₂中的至少一种，所述第二添加剂选自ZrO₂、AlN和SiC中的至少一种，所述第三添加剂选自Nd₂O₅和CeO₂中的至少一种。

在上述一方面提供的微波介质陶瓷材料的一个示例中，所述陶瓷主料中，所述第一陶瓷主料的摩尔百分比为92％～95％，所述第二陶瓷主料的摩尔百分比为5％～8％。

在上述一方面提供的微波介质陶瓷材料的一个示例中，以质量百分比算，所述改性添加剂的添加量为所述陶瓷主料的总质量的1％～4％。

在上述一方面提供的微波介质陶瓷材料的一个示例中，所述第一添加剂的质量百分比为0.5％～2％，所述第二添加剂的质量百分比为0.3％～1％，所述第三添加剂的质量百分比为0.2％～1％。

根据本发明的实施例的另一方面提供的微波介质陶瓷材料的制备方法，所述制备方法包括步骤：

混料：提供粘结剂，将所述陶瓷主料、所述改性添加剂和所述粘结剂的混合物置于球磨机中进行球磨混合，以获得混合浆料；