[发明专利]一种微波介质陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明属于陶瓷材料技术领域，提供了一种微波介质陶瓷及其制备方法和应用，本发明提供的微波介质陶瓷，包括主料和辅料，主料包括(1‑x‑y)MgNb₂O₆‑xMgTiO₃‑yCa_1‑nSm_2n/3O₃，辅料包括MnCO₃和/或Al₂O₃，其中x＝0.01‑0.1，y＝0.01‑0.2，n＝0.1‑1。本发明所提供的微波介质陶瓷具有高品质因子，温度稳定性良好，在较宽的范围(25‑35)内实现了介电常数可调，可满足高频通信用谐振器和滤波器的制作需求。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，更具体地，涉及一种微波介质陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

随着微波通信技术向高频(毫米波)发展，比如5G通信频率在2-30GHz，对于应用于其中的陶瓷谐振器、滤波器提出了更高品质因子(Qf)的要求，且同时具有良好的温度稳定性(近零的谐振频率温度系数τf±10ppm/℃)。并且为了满足器件的小型化以及不同器件尺寸设计需求，还要求陶瓷具有较高的介电常数(K)，并且在较宽的范围内可调。

传统的调节温度稳定性的方法是将具有正温度系数和负温度系数的两种材料进行复合。但是这两种材料复合后，难以实现介电常数在较宽范围内的可调，从而无法满足不同设计的需求(如典型的温度稳定性良好的MgTiO₃-CaTiO₃体系，其介电常数仅仅在19-21之间略微可调)。因此，亟需开发一种兼具高品质因子、温度稳定性、且介电常数在较宽的范围内可调的微波介质陶瓷材料。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种微波介质陶瓷及其制备方法和应用。本发明提供的微波介质陶瓷不仅具有高品质因子(Qf不低于84600，甚至可达到104500)，温度稳定性良好(τf±9ppm/℃)，而且介电常数在25-35较宽的范围内可调。

本发明的第一方面提供一种微波介质陶瓷。

具体地，一种微波介质陶瓷，包括主料和辅料，所述主料包括(1-x-y)MgNb₂O₆-xMgTiO₃-yCa_1-nSm_2n/3O₃，所述辅料包括MnCO₃和/或Al₂O₃；其中x＝0.01-0.1，y＝0.01-0.2，n＝0.1-1。

本发明将具有负温度系数且具有超高品质因子的MgNb₂O₆、MgTiO₃和具有正温度系数的Ca_1-nSm_2n/3O₃三者的混合体系作为微波介质陶瓷的主料，利用三者不同的微波介电性能，通过成分复合技术：介电常数的混合法则、品质因子的并联模型以及谐振频率的叠加效应，进而得到温度稳定的中介电常数高品质因子的微波介质陶瓷，并能在较宽的范围(25-35)内实现介电常数可调，可满足高频通信用谐振器和滤波器的制作需求。

优选地，所述x＝0.03-0.06，y＝0.05-0.15，n＝0.3-0.5。x、y和n均为摩尔比。

进一步优选地，所述x＝0.03-0.06，y＝0.05-0.15，n＝0.35-0.45。

优选地，所述辅料包括占主料总质量0.1-1wt％的MnCO₃和0.05-0.5wt％的Al₂O₃。

进一步优选地，所述辅料包括占主料总质量0.2-0.5wt％的MnCO₃和0.05-0.2wt％的Al₂O₃。