[发明专利]一种低损耗中介电常数微波介质陶瓷及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于一种高品质因数的微波介质陶瓷配方及其制备方法，特别是一MTiO₃-LnAlO₃系复合钙钛矿微波介质材料及其制备方法。广泛应用于移动电话、汽车电话、电视卫星接收器、全球卫星定位系统、无线局域接入及各种雷达等系统中。

背景技术

微波介质陶瓷是微波器件的核心材料。由于微波技术设备向小型化与集成化，尤其是民用的大批量、低价格方向迅速发展，目前已经开发出了一大批用于各种微波频段的微波介质陶瓷材料。应用于微波电路的介质陶瓷，必须满足以下介电特征要求：1）较高的相对介电常数Er，一般根据应用频率确定介质陶瓷材料相对介电常数的大小。应用频率为0.8~4GHz(低端)时，Er＞50；4~8GHz(中端)时，30≤Er≤50 ；8~18GHz(中端)时，Er≤30 ；2）高的品质因数Q，以提高选频特性，一般要求Q×f₀≥5000；3）接近零的频率温度系数τf以保证器件有良好的温度稳定性，介质谐振器件一般都是微波介质陶瓷的某种振动模式的频率作为其中心频率的。如果τf大，则表明器件的中心频率将会因温度的变化而产生大的漂移，器件将无法高稳定工作。在中介电常数微波介质陶瓷系统中，MTiO₃-LnAlO₃(M:Sr,Ca;Ln:La,Nd,Sm)系中的CaTiO₃-NdAlO₃有优异微波介电性能，广泛应用在中介电常数微波介质陶瓷材料，相对实用性微波CaTiO₃-NdAlO₃存在以下不足：1）CaTiO₃-NdAlO₃系材料烧结温度偏高，1600℃才能致密化陶瓷；2）CaTiO₃-NdAlO₃系，Q×f₀≤30000；3）随着稀土元素Nd的价格不断上涨，不符合微波介质陶瓷材料低价格的发展方向。

发明内容

本发明针对上述缺陷，目的迎合移动通信用微波频率小型化、髙频化需要，旨在提供一具有高品质因数的微波介质陶瓷配方及其制备方法，以CaTiO₃-LnAlO₃系体系为研究对象，采用Al₂O₃为助烧结剂，协同降低陶瓷的烧结温度，调整主晶相组成，综合调控材料的微波介电性能。

为此本发明采用的技术方案是：本发明以xCaTiO3·yLa₂O₃·z Al₂O₃ + awt% Al₂O₃为成主分，Al₂O₃为副成分，其中0.6≤x≤0.8, 0. 1≤ y≤0.2, 0. 1≤ z≤0.2, 0.04≤ a≤0.16，其中x、y、z为摩尔比添加、a以质量百分数添加， awt%为占x CaTiO₃·yLa₂O₃·z Al₂O₃的质量百分数。

所述x为0.664、y为0.168、z为0.168、 a为0.12。

一种低损耗中介电常数微波介质陶瓷的制备工艺，包括以下步骤：

1）先将钛酸钙、分析纯三氧化二镧、光谱纯三氧化二铝按xCaTiO₃·yLa₂O₃·z Al₂O₃化学式配料混合，在 1200-1280℃预烧 3.5-4.5h，合成主成分x CaTiO₃·yLa₂O₃·z Al₂O₃，其中：0.6≤x≤0.8, 0. 1≤ y≤0.2, 0.1≤ z≤0.2, 0.04≤ a≤0.16；