[发明专利]可调整频带宽度的陶瓷基－高分子微波复合材料及其制品

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种陶瓷基的微波复合材料，具体讲是一种陶瓷基-高分子形式的微波复合材料及由其制成的用于微波或无线通讯的元器件型材制品，其特点在于可以在0.1-30GHz的宽频率范围内调整和得到符合使用要求的频率范围的材料和/或元器件制品，并在不增加制品基材厚度的前提下可使介电常数可高达50，并显著增加带宽幅度。

背景技术

随着电子设备的高集成化、超小型化和传输高速化的快速发展，也促使微波通讯、微波器件和微波网络相应的向超轻、超小和超薄方向的研制和快速发展。传统的常用微波介质基材有微波介质陶瓷和介电材料基材等形式。其中微波介质陶瓷是用纯度为99.99％的陶瓷经高温烧结后，再在表面被覆铬和铜等金属制成基片。虽然其可具有较高介电常数和低损耗的特点，但制造工艺复杂，且质硬脆，加工难度大，价格昂贵。介电材料类基材是用二氧化钛、钛酸钡或钛酸锶与聚四氟乙烯混合后经热压成型并覆合铜片而成。其特点是有一定的介电常数，但介电常数通常低于15，且基板上的介电参数还常存在有各向异性的问题，制作成的天线等制品的频带很窄；虽然其加工相对容易，但也同样质地硬脆。直接以聚四氟乙烯或聚苯乙烯作为介电基板，加工虽方便，但其介电常数仅为2～3，导致制成电子器件后的几何尺寸太大，因而其仅能适用于某些地面的通讯设施。

在有关微波材料的文献报导中，美国专利号US 5,922,435和US 5,936,025分别公开了一种可用作导弹微波无线屏蔽器材料的耐冲击介电材料，是由TiO₂粉末与聚脲和异氰酸酯类高聚物混合所成，其介电常数约为10，介电损耗因子约为0.03-0.1。在美国专利号US 5,552,210的文献中，公开了一种用于生产微波导线的含有Ti、Al、Mg₂O₃等无机化合物的聚合物基陶瓷，该聚合物基质材料由至少填充一种以上的陶瓷材料的热塑性或热固性树脂组成。在欧洲专利号EP1,041,051的文献中也公开了一种以Ba基玻璃为主的有机改性陶瓷材料，但其介电常数小。目前已有报导和使用上述的这些微波介质基材，为使其介电损耗tgδ能保持在10^-3-10^-4的较低范围内，其介电常数ε’一般均较小，仅为2.5-25。如要明显提高介电常数，通常只能以增大其介电损耗为代价来实现。此外，公开号为CN1267893A的中国专利文献还公开了一种由金属有机磁性材料成分和小分子二醇、二胺、二氨、二肼或二肟的金属配合物及热塑性树脂材料共同组成的高分子磁性缩波基板材料。实践中发现其在合成和制造工艺上仍嫌复杂，且在拓宽频带时，也还存在会引起制品的损耗增加和增益降低的倾向。

发明内容

针对上述情况，本发明将提供一种新型的陶瓷基-高分子形式的微波复合材料，以及由其制成的用于微波或无线通讯的元器件型材制品，使该材料和/或由其制成的元器件制品可以根据使用要求在0.1-30GHz的宽频率范围内调整所需的频带范围，并在不增加制品基材厚度和增加介电损耗及降低增益的前提下，可使介电常数高达50，并使其带宽显著提高到10-30％的范围，满足微波通讯、微波器件和微波网络器件的超轻、超小和超薄化需要。

本发明所说的可调整频带宽度的陶瓷基-高分子微波复合材料，由粉体状陶瓷材料的组分A以及组分B与热塑性树脂材料的组分C共混改性而成，各组分的重量比例为：组分A 40-85份，组分B 0-30份，组分C 10-40份，且组分A与组分B二者的总重量应为70-80份，其中：组分B可以为含有铁、钴、镍、铜、锌、钙、镁、镓、钇、钆之一的金属有机磁性材料、或是金属有机配合物材料、或是含有铜、钴、镍中至少一种的酞菁化合物材料，或是无机磁性材料中的至少一种。

试验结果显示，虽然在本发明的上述微波复合材料中可以没有组分B而只使用组分A和组分C两种种成分，但在没有组分B的情况下，其适用的频率范围及带宽均相对较窄而局限，因而会增加制造工艺中的精度要求和难度。因此，在一般情况下以，在本发明的上述微波复合材料中以同时含有包括组分B在内的三种成分，并且使其中组分B的重量比在3-20份范围内为更好。

本发明上述组成形式的微波复合材料中的组分A、组分B和组分C可供选择使用的范围较宽，可以根据实际使用中对材料和/制品的介电常数、介电损耗、频率范围、以及带宽范围需求等具体参数要求进行选择。