[发明专利]微波介质陶瓷

说明书

技术领域

本发明涉及功能陶瓷领域，特别涉及微波介质陶瓷。

背景技术

微波介质陶瓷(MWDC)是一种在微波频段电路中作为介质材料的新型功能电子陶瓷，其具有介电常数高、损耗低、频率温度系数小等特点。微波介质陶瓷可以制成介质谐振器、双工器、介质滤波器、介电导波回路等微波元器件，应用于移动通讯、卫星通讯、军用雷达和卫星定位导航系统等领域，以满足天馈系统中滤波单元小型化及低损耗等高性能指标的需要。

具有钙钛矿结构的CaTiO₃-NdAlO₃系陶瓷材料具有优异的微波介电性能：εr≈45,Q×f≥44000GHz,τf≈0ppm/℃。但是由于稀土氧化物Nd₂O₃价格较贵，一定程度上限制了该材料的商业化应用。相对而言，同系稀土氧化物Sm₂O₃、La₂O₃的价格比较低廉，可取代Nd₂O₃并且具有良好的微波介电性能。本专利通过对其配方的改进与制备工艺的优化，旨在获得一种可替代CaTiO₃-NdAlO₃、有实用价值的新型微波介质陶瓷，以满足通信基站等系统的技术需求。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种微波介质陶瓷，原材料价格低廉，生产工艺过程简单，微波介电性能好。

本发明公开了一种微波介质陶瓷，其化学组成的表达式为式（I）：

aCaCO₃-bTiO₂-cLa₂O₃-dSm₂O₃-eAl₂O₃（I）；

其中，34mol%≤a≤42mol%，36mol%≤b≤44mol%，0mol%≤c≤16mol%，0mol%≤d≤16mol%，6mol%≤e≤14mol%；且a+c+d=50mol%，b+e=50mol%。

优选的，所述a满足以下条件：38mol%≤a≤42mol%。

优选的，所述b满足以下条件：40mol%≤b≤44mol%。

优选的，所述c满足以下条件：0.01mol%≤c≤12mol%。

优选的，所述d满足以下条件：0.01mol%≤d≤12mol%。

优选的，所述e满足以下条件：6.1mol%≤e≤11mol%。

与现有技术相比，本发明的微波介质陶瓷，由CaCO₃、TiO₂、La₂O₃、Sm₂O₃和Al₂O₃烧结而成，其化学组成的表达式为aCaCO₃-bTiO₂-cLa₂O₃-dSm₂O₃-eAl₂O₃。所述微波介质陶瓷含有的La₂O₃和Sm₂O₃为稀土元素氧化物，具有良好的微波介电性能，所述两种稀土元素氧化物与CaCO₃、TiO₂和Al₂O₃经过烧结，共同作用得到的微波介质陶瓷具有良好的微波介电性能。而且，由于La₂O₃和Sm₂O₃相对于Nd₂O₃价格更便宜，因此本发明的微波介质陶瓷价格低廉。实验结果表明，本发明的微波介质陶瓷ε_r为37～47，Q×f为33000～46000GHz，τ_f为-21～+8ppm/℃。可广泛应用于性能优异的介质谐振器、滤波器及双工器等微波器件的制备，满足通信基站等系统的技术需求。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。