[发明专利]一种高品质因数温度稳定型微波介质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，尤其涉及一种以(1－x)Mg_0.97Zn_0.035TiO_3.005–xCaTiO₃(x＝0.03～0.09)为化学式的具有低损耗、高品质因数，近零的谐振频率温度系数的微波介质陶瓷及其制备方法

背景技术

近十几年微波通讯技术的发展，特别是移动通讯与卫星通讯技术的迅速发展，传统的金属腔谐振器已不能满足应用的需求，市场对应用于介质谐振器、介质滤波器等新型微波元器件的微波介质陶瓷的需求日益旺盛。微波器件需要在不同的环境温度下工作。要使滤波器的载波信号在不同的温度下不出现漂移，就必须要求微波介质材料的谐振频率不随温度变化，或者变化较小，也就是要求微波介质材料的谐振频率温度系数近零。因此，微波介质材料的温度稳定性是实现微波器件高稳定性和高可靠性的关键因素。

随着陶瓷材料的不断发展，为满足不同应用，各种性能优异的新材料不断涌现。钛酸镁基系列陶瓷材料由于具有较高的品质因数，并且原料丰富、成本低廉，受到了广泛的关注。MgTiO₃陶瓷作为一种传统的微波介质材料，在毫米波段仍然具有其优异的微波介电性能：高的品质因数(160,000GHz)，适当的介电常数(17)，但烧结温度高达1450℃，且烧结范围窄。因此，降低其烧结温度，提高品质因数，调节频率温度系数是研究者们努力的方向。

发明内容

本发明的目的，是为了进一步调节Mg_0.97Zn_0.035TiO_3.005微波介质陶瓷的谐振频率温度系数，以适应电子元器件在不同温度范围内使用的需要。以MgO，TiO₂，ZnO和CaCO₃为原料，通过传统固相法制备一种具有高品质因数，近零谐振频率温度系数的(1－x)Mg_0.97Zn_0.035TiO_3.005–xCaTiO₃(x＝0.03～0.09)微波介质陶瓷材料。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种高品质因数温度稳定型微波介质材料，其目标合成物表达式为(1－x)Mg_0.97Zn_0.035TiO_3.005–xCaTiO₃，其中x＝0.03～0.09；

该高品质因数温度稳定型微波介质材料的制备方法，具体实施步骤如下：

(1)将MgO、TiO₂、ZnO和CaCO₃按化学计量式(1－x)Mg_0.97Zn_0.035TiO_3.005–xCaTiO₃，其中x＝0.03～0.09进行配料，先将粉料放入球磨罐中，加入去离子水和锆球后，球磨4～24小时；

(2)将步骤(1)球磨后的原料放入干燥箱中，于100～120℃烘干，然后过40目筛；

(3)将步骤(2)烘干、过筛后的粉料放入中温炉中，于900～1150℃预烧，保温2～8小时；

(4)将步骤(3)预烧后的粉料外加质量百分比为8％～10％的石蜡作为粘合剂进行造粒，过80目筛，用粉末压片机以4～8MPa的压力制成生坯；

(5)将步骤(4)的生坯于1200℃～1300℃烧结，保温2～8小时，制成具有高品质因数的温度稳定型微波介质陶瓷。

(6)采用网络分析仪测试微波介质陶瓷材料的微波介电性能。

所述步骤(1)采用行星式球磨机进行球磨，球磨机转速为600转/分。

所述步骤(1)MgO、TiO₂、ZnO和CaCO₃的化学原料的纯度大于99.9％。

所述步骤(4)的生坯，为圆片形状，其直径为10mm，厚度为5mm。

所述步骤(5)的烧结温度为1250℃。