[发明专利]一种高品质因数微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料学科的微波介质陶瓷材料领域，特别是一种高品质因数微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是指应用于微波频段电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料，适于制作各种微波器件，如电子对抗、导航、通讯、雷达、家用卫星直播电视接收机和移动电话等设备中的稳频谐振器、滤波器和鉴频器，还可以用作微波电路的载体、介质天线、介质波导回路等。随着移动通讯与卫星通讯技术的迅速发展，使通信终端将向着小型化、轻量化、集成化、高可靠性和低成本的方向发展，对介质谐振器与滤波器等微波元器件使用的微波介质陶瓷的需要正在日益增长。

在其它条件相同的情况下，采用品质因数更高的材料制作微波器件将明显改变其插入损耗表现，因此，微波材料的品质因数(Q×f值)是衡量微波材料优劣的重要指标。由于介质谐振器件的损耗由电介质损耗和电介质的支撑物及其周围金属容器的导体损耗组成，只有使用低损耗的微波介质陶瓷，才有可能制出高品质因数的谐振器。此外，介质谐振器件一般都是以微波介质陶瓷的某种振动模式的谐振频率作为其中心频率的，若谐振频率温度系数(τ_f)过大，则器件的中心频率将会以因温度的变化而产生大的漂移，从而器件无法正常稳定工作；因此，微波器件一般都要求微波介质陶瓷具有高品质因数(Q×f值)和小的谐振频率温度系数(τ_f)。

此外，现代移动通信技术的发展，便携式移动通讯设备的进步导致了各种多芯片高频器件及采用微波频率下的多层集成电路技术(MLIC)逐渐得到发展，而多层片式元件(包括片式微波介质谐振器、滤波器及具有优良高频使用性能的片式陶瓷电容器等)是实现这一目标的唯一途径，微波元器件的片式化需要微波介质材料能与高电导率的金属电极共烧，而这就要求微波介质材料能够实现低温烧结。然而，目前具有代表性的微波介质陶瓷材料如钛酸锆锡、氧化钡-二氧化钛以及钽锌酸钡、钽镁酸钡等虽然具有高品质因数(Q×f值)，但烧结温度都在1300℃～1500℃，由于其烧结温度过高，在制备微波元器件时，只能使用含钯量高的银钯合金，甚至纯钯作为电极材料，大大提高了元器件的原料成本，并且高的烧结温度在制备过程中需要消耗更多的能源，增加制备成本。

目前采用降低烧结温度的技术有化学合成法、特殊烧结法(热压烧结、微波烧结、热等静压烧结等)和掺杂烧结助剂等，在降低烧结温度的同时，均不同程度的降低了微波介质陶瓷材料的品质因数，而且会增大谐振频率温度系数，难以应用。因此，如何在降低烧结温度的同时，保证微波介质陶瓷材料具有高品质因数(Q×f值)和小的谐振频率温度系数(τ_f)就成为目前的技术难点。

发明内容

为了克服现有技术中存在的烧结温度高、原料价格昂贵、制备成本高、能源耗费高以及材料微波品质因数低的问题。本发明提出一种高品质因数微波介质陶瓷及其制备方法。

本发明的技术解决方案是：一种高品质因数微波介质陶瓷材料，该微波介质陶瓷材料摩尔比组成式为：(0.7ZnNb₂O₆-0.3Zn₃Nb₂O₈)-x％ZnAl₂O₄，x＝0.5～8，x为占0.7ZnNb₂O₆-0.3Zn₃Nb₂O₈总摩尔数的摩尔百分数。

该微波介质陶瓷材料由ZnNb₂O₆、Zn₃Nb₂O₈和尖晶石结构的ZnAl₂O₄相构成。