[发明专利]一种高介微波陶瓷介质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于微波器件的高介微波陶瓷介质材料及其制备方法，属于微波陶瓷介质材料技术领域。

背景技术

微波陶瓷介质材料是一类迅速发展起来的功能陶瓷材料，是微波谐振器、滤波器、双工器以及微波天线等微波元器件的关键材料，对移动通信、无线接入等现代微波通信技术的发展起着至关重要的作用。

评价微波介质陶瓷性能的指标主要有介电常数ε_r，品质因子Q与谐振频率f的乘积Qf，谐振频率温度系数τ_f。在已报道的高介微波陶瓷材料中CaTiO₃的ε_r达170，Qf约3600GHz，τ_f为+800ppm/℃，其烧结温度在1300℃左右。要在CaTiO₃体系中获得近零的谐振频率温度系数，可通过复合负谐振频率温度系数的体系来实现。中国专利，申请号201010167964.7就公开了一种组成为a LaAl_xO₃-(1-a)CaTiO₃+ywt％MO(其中MO为金属氧化物中的一种或多种，0.30≤a≤0.35，0.98≤x≤1.06，0.05≤y≤2)的高Q中介微波陶瓷及其制备方法，其介电常数ε_r＝43～46，Qf≈40000GHz，τ_f稳定在±10ppm/℃，但其烧结温度高达1400～1450℃。另有中国专利，申请号201310201931.3公开了一种主晶相为(1-x)MgTiO₃-xMg₂SiO₄-yCaTiO₃(其中0≤x≤0.8，0.05≤y≤0.07)，改性添加剂为MnCO₃、Co₂O₃、CeO₂和Nb₂O₅的微波陶瓷介质材料及其制备方法，其Qf在65000～85000GHz之间，τ_f稳定在±10ppm/℃以内，但介电常数ε_r仅在10～22之间。中国期刊《功能材料》2007年增刊38卷在“La³⁺、Li¹⁺对CaTiO₃微波介电性能的影响”一文中公开了一种组成为(1-y)Ca_1-xLa_2x/3TiO₃-yLi_1/2Nd_1/2TiO₃的微波陶瓷材料，虽然当x＝0.4且y＝0.5时，陶瓷具有较好的综合微波介电性能(τ_f降低至10ppm/℃以内，ε_r高于100)，但其Qf显著下降，低于1400GHz。与此同时，成分更为复杂的高介微波陶瓷体系逐渐涌现。中国专利，申请号201410064047.1就公开了一种组成为Sr_1-x-y(Ca_0.6M_0.8/3)_y(Na_0.5E_0.5)_xTiO₃(其中M和E均为La、Sm、Nd、Dy、Gd稀土元素中的一种，0≤x≤0.1，0.6≤y≤0.7)的低损耗高介微波陶瓷及其制备方法，其ε_r＝150～180，Qf介于6500～12000GHz，但其τ_f介于300～450ppm/℃，且烧结温度高达1350～1500℃。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高介微波陶瓷介质材料及其制备方法，高介微波陶瓷介质材料在保证较低的谐振频率温度系数τ_f前提下具有较高的微波介电常数ε_r。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种新的高介微波陶瓷介质材料，该材料具有以下化学式：(1-x)(Sm_0.5Li_0.5)TiO₃-xCaTiO₃，其中0.15≤x≤0.20，x采用摩尔分数；

该材料由CaCO₃、Li₂CO₃、TiO₂和Sm₂O₃为主原料制得。