[发明专利]一种中温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于电子陶瓷技术领域，公开了一种低介低损耗的中温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法。本发明材料为BaWOsubgt;4/subgt;‑Basubgt;2/subgt;Sisubgt;3/subgt;Osubgt;8/subgt;基中温烧结微波介质陶瓷材料，其材料化学通式为WOsubgt;3/subgt;‑xSiOsubgt;2/subgt;‑(1+2x/3)BaO，其中0＜x≤0.8mol，通过固相反应法制备，烧结后的晶相为BaWOsubgt;4/subgt;(JCPDS#01‑085‑0588)和Basubgt;2/subgt;Sisubgt;3/subgt;Osubgt;8/subgt;(JCPDS#00‑027‑1035)两相。本发明陶瓷材料的烧结温度为1000℃～1150℃，介电常数为7～8.5，损耗低至1.7×10supgt;‑4/supgt;，品质因素为10000GHz～72000GHz，使其可以应用在中温烧结领域，制备工艺简单，性能优异。

技术领域

本发明涉及电子陶瓷技术领域，更具体的涉及一种低介低损耗的中温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着通信技术的不断发展，世界进入5G时代，小型化、功能更强大、低成本是无线通讯设备发展的趋势。微波介质陶瓷是无线电通信设备中微波元器件的关键基础材料，广泛用于介质谐振器、滤波器、介质基片、微带天线等领域。

对于微波介质陶瓷材料来说，评价其性能的三个重要参数是相对介电常数ε_r、品质因数Q×f和谐振频率温度系数τ_f。其中，相对介电常数ε_r通常用于表征介质材料的极化性质和介电性质。5G设备要求高频低延迟，而电磁波信号的传输速度与介电常数密切相关，ε_r越小，信号传输延迟时间越短。因此，研究低介电常数(10)微波材料对于5G产品具有重要意义。品质因数Q×f表示材料的选频特性，Q×f越高代表损耗tanδ越小，材料的选频特性也越好；谐振频率温度系数τ_f表示谐振频率对温度的敏感性。

常见的低介低损耗微波介质陶瓷材料的烧结温度都很高，如Al₂O₃体系烧结温度超过1500℃，MAl₂O₄(M＝Zn，Mg)体系烧结温度超过1400℃，硅酸盐体系的很多高性能陶瓷材料烧结温度也超过1300℃，生产周期长、能耗高。BaO-WO₃陶瓷体系烧结温度适中(～1150℃)，但其损耗稍大，其Q×f值只有约30000GHz，且烧结后不易成瓷易粉末化。这些缺点限制了他在滤波器方面的应用。因此进行掺杂改性，降低损耗、提高Q×f值与成瓷特性，对其在中温烧结领域的应用是一件有意义的工作。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种低介低损耗的中温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法。

为解决本发明所提出的技术不足，采用的技术方案为，一种中温烧结微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述的陶瓷材料由BaCO₃、SiO₂和WO₃三种成分通过固相反应法合成，其化学通式为WO₃-xSiO₂-(1+2x/3)BaO，其中0＜x≤0.8mol；陶瓷材料烧结后的晶相包括有BaWO₄和Ba₂Si₃O₈两相，其烧结温度在1000℃～1150℃之间，其介电常数ε_r在7～8.5之间，其介质损耗因数tanδ最低为1.7×10^-4，其品质因素Q×f在10000GHz～72000GHz之间，使其可以应用在中温烧结领域，制备工艺简单，性能优异。

进一步的，所述陶瓷材料中各组分的重量百分比如下：

BaCO₃        38.5％～47.7％

SiO₂         8.2％～30.7％