[发明专利]一种微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于电子信息功能陶瓷与电子器件技术领域，具体涉及到在工作环境温度不断变化下，具有快速响应速度与能量损耗小、品质因数高等特点的一种微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

    随着微波通信技术的发展，尤其是移动通信领域向着高频化、集成化、高稳定性和小尺寸方向的发展，所需要的微波谐振器、带通、带阻滤波器，介质波导回路，介质基板，介质天线等数量急剧增加。而生产与降低这些器件成本的关键就是选用材料来源广泛而品质优越的微波介质陶瓷。特别是近年来，随着移动通讯领域的普及以及商业化电子消费产品种类的不断与日俱增，对微波介质材料尤其是微波介质陶瓷提出了更高的要求，对微波介质陶瓷的开发研究已经成为功能陶瓷材料最活跃的发展领域之一，开发出各类信号传输与响应速度快、信号传输质量高、传输损耗小、频率选择性好、工作环境温度稳定性强，并适合在无线移动领域、卫星通信与雷达系统中广泛应用的低介电常数微波介质材料，已经成为影响微波空间通信技术发展的一大关键技术。目前已报道的在工作环境温度下频率温度稳定性好而且介电常数在10以下的低介电微波介质陶瓷种类不是很多。本发明提供一种介电常数在6-7左右的低介电常数微波介质陶瓷,有助于丰富此类产品的需求。

发明内容

本发明的一个目的是针对现有技术在满足日益增长的微波通信技术发展对高性能、高稳定性器件的需要，提供了一种硅酸盐类微波介质陶瓷材料，该陶瓷材料介电常数在6 ~ 7左右，低介电常数，微波性能优良且近零频率温度系数。

本发明的微波介质陶瓷材料化学式为(1-x)Mg₂Al₄Si₅O₁₈-xTiO₂，0≤x≤0.35；该微波介质陶瓷体系的介电常数                                               范围为6.1 ~ 7.1，品质因数范围为31, 500 ~ 55, 400 GHZ，谐振频率温度系数范围为 -32 ~ +8 ppm/℃；

若0<x≤0.10，该微波介质陶瓷材料物相主要包括单一Mg₂(Al,Ti)₄Si₅O₁₈堇青石固溶体相；若0.15≤x≤0.35，该微波介质陶瓷材料物相主要包括Mg₂(Al,Ti)₄Si₅O₁₈堇青石固溶体与金红石TiO₂两者的复合相；若0.10<x<0.15，该微波介质陶瓷材料物相主要包括单一Mg₂(Al,Ti)₄Si₅O₁₈堇青石固溶体相以及Mg₂(Al,Ti)₄Si₅O₁₈堇青石固溶体与金红石TiO₂两者的复合相。

Mg₂(Al,Ti)₄Si₅O₁₈堇青石固溶体是指掺杂的TiO₂物质进入了原有Mg₂Al₄Si₅O₁₈结构间隙中，并没有出现除了Mg₂Al₄Si₅O₁₈以外的其他相；当x的值超过0.1后，超出堇青石溶解极限后，即x大于等于0.15时候，TiO₂就会以金红石结构析出，材料呈现的是饱和的Mg₂(Al,Ti)₄Si₅O₁₈堇青石固溶体和沉淀物TiO₂两者的复合陶瓷相。

   本发明的另一个目的是提供上述微波介质陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：

   步骤(1).原材料的选取：

纯度（质量百分含量）为99.5%以上的MgO、纯度（质量百分含量）为99.5%以上的Al₂O₃、纯度（质量百分含量）为99.5%以上的SiO₂和纯度（质量百分含量）为99.5%以上的TiO₂；

步骤(2).配料与混料：