[发明专利]中介电常数超高Q值微波介质陶瓷材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种中介电常数超高Q值微波介质陶瓷材料，属于微波介质陶瓷材料制备技术领域。该材料主要用于微波移动通讯用谐振器，滤波器等电子元器件。

背景技术

微波介质陶瓷，是指应用于微波频段(主要是UHF，SHF)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，它具有损耗低、频率温度系数小、品质因数高等特点。用这种微波介质陶瓷材料可以制成谐振器、滤波器、双工器、天线、压控振荡器、微波基板、介质导波传输线等，这些元器件广泛应用于移动通信、卫星电视广播通信、雷达、全球卫星定位导航系统等众多领域，而且在现代通信、军事技术等领域的应用也备受世人瞩目。

微波介质材料主要性能要求是介电常数20～100，在工作频率下，Q大于3000，频率温度系数小到零左右并且系列化(τ_f＝0±10ppm/℃)。除了频率温度系数之外，各个频段由于使用对象不同，对性能的要求也不同。同样的移动通信UHF和L波段使用，移动通信设备和便携式终端正趋向小型、轻量、薄型、高频、低功耗、多功能、高性能发展，因此要高介电常数；而基站正在向小型化、高度集成化、低能耗的方向发展，因此要求Q值大；Ku波段的卫星电视、卫星通信和军用的系统，则要求有特别高的Q值，但介电常数又不能太高。这一方面为微波介质陶瓷材料的发展提供了广阔的前景，另一方面，也对以微波介质陶瓷材料为基础的微波电路元器件提出了更高的要求。

由于现存的微波介质谐振器的质量和体积相对较大，大大限制了微波集成电路的发展。现存的微波介质陶瓷材料因为介电常数高而品质因数Q值较低，已无法满足器件小型化的要求，而中介电常数超高Q值微波介质陶瓷材料制作的微波管、管带线等构成的微波混合集成电路，可大大缩小器件尺寸，这就使中介电常数超高Q值微波介质陶瓷材料成为实现微波控制功能的基础和关键性材料。

本发明所提供的微波介质陶瓷材料，与现有的微波介质材料相比，具有超高的Q值，而且生产重复性好、性能稳定，使微波器件的小型化成为可能。

发明内容

本发明提供一种中介电常数超高Q值微波介质陶瓷材料，目的是解决现有的微波介质陶瓷材料介电常数高而品质因数低的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种中介电常数超高Q值微波介质陶瓷材料，原料配方由下列质量百分含量的材料组成：

碳酸钙        25～45％；

氧化铝        5～15％；

氧化钕        20～50％；

二氧化钛      18～45％；

所述碳酸钙和氧化铝的纯度均大于或等于98.0％；所述氧化钕的纯度大于或等于99.5％；所述二氧化钛的纯度大于或等于99.6％。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种中介电常数超高Q值微波介质陶瓷材料的制备方法，

原料配方由下列质量百分含量的材料组成：

碳酸钙    25～45％；

氧化铝    5～15％；

氧化钕    20～50％；

二氧化钛  18～45％；

所述碳酸钙和氧化铝的纯度均大于或等于98.0％；所述氧化钕的纯度大于或等于99.5％；所述二氧化钛的纯度大于或等于99.6％。

合成工艺由下列步骤依次构成：

第一步：将碳酸钙、氧化铝、氧化钕和二氧化钛按照所述原料配方称取后，以二氧化锆球为球磨介质，以去离子水为溶剂，研磨40～55小时得到混合均匀的混合物；

第二步：将第一步得到的混合均匀的混合物除去去离子水得到干燥粉体；

第三步：将第二步得到的干燥粉体在密闭的氧化铝坩埚中，1180℃～1230℃温度条件下煅烧1.5～2.5小时得到煅烧粉体；

第四步：将第三步得到的煅烧粉体与聚乙烯醇水溶液混合后造粒，压制成型并于1400℃～1450℃下烧结1.5～2.5小时，得到中介电常数超高Q值微波介质陶瓷材料。上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述中介电常数是指εr＝42～80。

2、上述方案中，所述超高Q值是指Q值大于或等于30000。

3、上述方案中，所述碳酸钙、氧化铝、氧化钕和二氧化钛均采用分析纯。

本发明工作原理是：