[发明专利]微波介电材料系统及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及介电材料系统及其制造方法，特别是微波介电材料系统及其制造方法。

背景技术

卫星科技与通讯技术的日进千里，已然带动新一波的经济革命；而微波介电材料系统（例如：微波介电陶瓷材料）因具有高介电常数(ε_r或K)、良好的共振频率温度系数(τ_f)及高质量因子(Q)等特性，成为带动通讯科技发展的重要因素之一。微波介电材料是一类用于现代通讯技术中微波电子组件的材料，用该材料所制成的共振器、滤波器、双工器、天线及多层陶瓷电容器等可广泛应用于行动通讯、卫星通讯以及通讯导航、雷达测控、预警系统等军事领域。随着电子通讯设备及组件的小型化及集成化，要求微波介电陶瓷材料具有尽可能高的介电常数、更高的质量因子以及很小的共振频率温度系数。

在相同尺寸之下，介电常数低者可具有较高的共振频率；而在相同共振频率的前提之下，高K值材料则具有较小尺寸(小型化)的优势。τ_f则愈趋近于零愈好，才不会因为温度变化而影响通讯质量，不论是在北极或是赤道的通讯质量皆不受影响；在实际应用上，τ_f较佳的范围为＜±10 ppm/℃。Q值愈高则频宽愈窄，单一频段内可容许的频道愈多；此外，Q值愈高表示损失愈小、讯号衰减率愈低；一般而言，Qf(质量因子与共振频率的乘积)≧6000 GHz较符合实际应用的所需。在电子产品轻薄短小化的趋势下，并同时满足较佳共振频率温度系数(τ_f＜±10 ppm/℃)及较佳质量因子(Qf≧6000 GHz)的需求下，则K值愈高愈好，以利于小型化。

目前市面上所销售具有较佳特性的微波介电陶瓷材料，其最高K值约90；而同时满足较佳共振频率温度系数(τ_f＜±10 ppm/℃)及较佳质量因子(Qf≧6000 GHz)的最高介电常数达约95。

以下例举数个微波介电材料系统的现有技术文献，并简述其作法及缺点。

现有技术文献1（US 6,331,499）：

作法：BaO-TiO₂-Nd₂O₃-Sm₂O₃材料系统，并以Bi₂O₃、 La₂O₃、Pr₂O₃、Eu₂O₃等，部分取代Nd₂O₃；介电常数(ε或K)、质量因子(Qf)及共振频率温度系数(τ_f)三项特性分别为82.5~92.5、6000~7300 GHz及10~-20 ppm/℃。

缺点：现有技术文献1的介电常数(ε)尚不够高，因介电常数愈高愈有利于组件小型化，故现有技术文献1不利于组件小型化。另外，现有技术文献1的共振频率温度系数(τ_f)也还不够好；一般而言，τ_f愈接近于零愈好，表示通讯质量比较不会受环境温度的影响。

现有技术文献2（US 6,380,117）：

作法：xBaO-yRE₂O₃-zTiO₂材料系统，x+y+z=100 mol%。其中，RE₂O₃ =｛(Sm₂O₃)_1-a-b(Nd₂O₃)_a(La₂O₃)_b｝，a+b<1及(1-a-b)≦0.7；并添加0.1~5wt%碱金属氧化物及0.1~5wt%的Bi₂O₃。在实际应用上，现有技术文献2的共振频率温度系数(τ_f)在较佳范围内(-10~+10 ppm/℃)及Qf≧6000 GHz的最高介电常数(ε_r)约95。

缺点：现有技术文献2的介电常数(ε)尚不够高，不利于组件小型化。

现有技术文献3（US 6,900,150）：