[发明专利]微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子材料与元器件领域，尤其涉及一种微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

微波介质材料是最近20年来迅速发展起来的一种新型功能电子陶瓷材料。它是滤波器、双工器、谐振器及介质波导回路等微波器件中的关键材料，被广泛应用于卫星通信、移动通信、电子对抗及机载通信等微波通信设备中，是当前介质材料的热点之一。

随着微波通信的高速发展，要求介质材料在微波频段拥有如下性能：（1）很高的品质因素，Q*f值高；（2）稳定的温度特性，温漂τ_f尽可能的接近0；（3）在微波频点有较大的介电常数ε_r。温漂特性是介电常数和材料热胀冷缩共同作用的后果。在某些双工器和滤波器中使用的是Al金属腔体，金属腔体的温漂为负值，要求要用温漂为0～+10ppm/℃的介质材料，才能满足某些双工器和滤波器的严苛要求。

传统的应用在高频通信中的低介电常数材料是Ba(Mg_1/3Ta_2/3)O₃，因为其高昂的原材料价格和严苛的制备工艺条件，导致其价格非常昂贵，而低价格高性能是市场永恒的追求。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种微波介电性能较好且价格较低的微波介质陶瓷及其制备方法。

一种微波介质陶瓷，包括主晶相，所述主晶相的化学表达式为Mg_2-2xCa_xTiO_4-x，其中，0.05≤x≤0.2。

在其中一个实施例中，还包括助烧剂，所述助烧剂为BaO-CuO-H₃BO₃，所述助烧剂与所述主晶相的质量比为0.0025～0.02:1。

一种微波介质陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

按照主晶相的化学表达式为Mg_2-2xCa_xTiO_4-x的化学计量比称取氧化镁、碳酸钙和二氧化钛，混合后湿磨，经干燥，再于1000℃～1200℃煅烧2小时～4小时，得到主体粉体，其中，0.05≤x≤0.2；及

将所述主体粉体湿磨，干燥后加入粘合剂，经造粒后成型，再于1380℃～1420℃烧结2小时～5小时，得到微波介质陶瓷。

一种微波介质陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

按照主晶相的化学表达式为Mg_2-2xCa_xTiO_4-x的化学计量比称取氧化镁、碳酸钙和二氧化钛，湿磨，经干燥，再于1000℃～1200℃煅烧2小时～4小时，得到主体粉体，其中，0.05≤x≤0.2；及

将所述主体粉体与助烧剂混合湿磨，干燥后加入粘合剂，经造粒后成型，再于1250℃～1350℃烧结2小时～5小时，得到微波介质陶瓷，其中，所述助烧剂为BaO-CuO-H₃BO₃，所述助烧剂与所述主体粉体的质量比为0.0025～0.02:1。

在其中一个实施例中，将所述主体粉体与所述助烧剂混合湿磨之前，还包括所述助烧剂的制备步骤：按照氧化钡、氧化铜和硼酸的质量百分含量分别为5%～20%、10%～30%和50%～70%混合，湿磨，然后干燥，得到混合粉体，将所述混合粉体于1250℃～1350℃熔融10分钟～30分钟，得到所述助烧剂。

在其中一个实施例中，将所述氧化钡、氧化铜和硼酸混合，湿磨后的干燥步骤中采用的设备是微波干燥机。

在其中一个实施例中，将所述混合粉体熔融之前还包括对干燥后的所述混合粉体过200目～300目筛的步骤。

在其中一个实施例中，将所述混合粉体熔融之后，还包括使用去离子水对熔融的产物进行萃取的步骤。

在其中一个实施例中，将所述主体粉体与所述助烧剂混合湿磨之前，还包括对所述助烧剂依次过40目筛和200目筛的步骤。

在其中一个实施例中，所述粘合剂的质量为所述主体粉体与所述助烧剂的总质量的1.5%；所述粘合剂为聚乙烯醇、石蜡或乳胶。

上述微波介质陶瓷没有使用价格昂贵的金属元素，从而降低了成本，进一步地降低了微波介质陶瓷的价格；上述微波介质陶瓷的温漂τ_f在-9.17～+8.8ppm/℃可调，温度特性稳定，品质因数Q*f在47500以上，即损耗低，且介电常数ε_r在18～25.2可调，因此，上述微波介质陶瓷的价格较低且具有较好的微波介电性能。