[发明专利]一种低介电微波陶瓷介质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低介电常数εr=3~8微波陶瓷介质材料及其制备方法。 

背景技术

微波介质陶瓷，是指应用于微波频段（主要是UHF、SHF频段）电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，在现代通信中被广泛用作谐振器、滤波器、介质基片、介质天线、介质导波回路等。微波介质谐振器与金属空腔谐振器相比，具有体积小、质量轻、温度稳定性好、价格便宜等优点。 

随着微波通信的快速发展,微波通信系统迫切需要高性能的微波介质器件。目前移动通信的频率范围在800～2000MHz,相应的微波介质器件趋于成熟,但当频率向高端发展时,如卫星通信的频率位于K波段(12～40GHz),已开发的微波介质材料的εr较大(εr≥20)、Q·f值较小,无法制造出低损耗、合适尺寸的微波介质器件,因此有必要开发低介电常数、高Q·f值的微波介质材料。 

发明内容

本发明旨在提供一种低介电常数εr=3~8微波陶瓷介质材料及其制备方法，该微波介质材料采用了固相法合成获得（1-X）Mg₂SiO₄-XBaTiO₃固溶体作为主材料,其中X=0.001～0.25，并通过加入烧结促进剂和改性掺杂物改性组成。制备出的微波介质材料可以在1340℃～1380℃温度范围内烧结，所制作的微波电容具有优异微波介电性能：εr=3～8，Qf > 60000GHZ，τf(-40℃～25℃/25℃～125℃) ≤20PPM/℃，满足现代通信设备的可移动性、多功能性和微型化。 

本发明是这样实现的，所述一种低介电常数εr=3~8微波陶瓷介质材料，其特征在于：所述微波陶瓷介质材料由主成分（1-X）Mg₂SiO₄-XBaTiO₃、改性掺杂物及烧结促进剂三部分组成； 

1）所述的主成分是（1-X）Mg₂SiO₄-XBaTiO₃固溶体,其中X=0.001～0.25；

2）所述的改性掺杂物包括SrCO₃、ZrO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、MnO₂、CaO、La₂O₃、WO₃等一种或一种以上混合物；按重量百分比计组成为：0～1.5wt%的SrCO₃、0～1 wt%的Zr0₂、0～0.5 wt%的Ta₂O₅、0～1.0 wt%的Nb₂O₅、0～0.3wt%的MnO₂、0～0.3 wt%的La₂O_3、0～0.5 wt%的CaO 、0～1wt%的WO₃；

3）所述的烧结促进剂包括Bi₂O₃、B₂O₃、ZnO、SiO₂、Al₂O₃、Nb₂O₅等低熔点的氧化物以及低熔点的玻璃粉中的一种或一种以上混合物；按重量百分比计组成为：0～1wt%的Bi₂O₃，0～0.5wt%的B₂O₃，0.25～1wt%的ZnO，0～1wt%的SiO₂，0～0.8wt%的Al₂O₃。

按重量百分比计，所述的主成分（1-X）Mg₂SiO₄-XBaTiO₃固溶体是91～98wt%，改性掺杂物是1.5～5wt%，烧结促进剂是0.5～4wt%。 

本发明所述一种低介电常数εr=3~8微波陶瓷介质材料的制备方法，其特征是：