[发明专利]一种STLA微波介质陶瓷材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于新材料及微波通信领域，具体涉及一种STLA微波介质陶瓷材料及其制备方法与应用。

背景技术

作为下一代移动通讯技术，LTE成为通讯运营商未来通讯网络发展的必选之路。GSA预测2015年底全球LTE商用网络总数将超过460个，截至2015年6月，全球LTE用户超过7.76亿。截至2015年6月底，中国4G用户累计超过2.34亿，国内4G用户渗透率达到18.1％。2015年二季度，中国4G基站出货量累计达到134万个，占比全球4G基站总出货量的50.19％。中国仍是全球规模最大用户最多的4G网络运营国家。与此同时，频谱资源紧张、高耗能、高成本等众多挑战也使运营商面临着更加严峻的成本压力。

微波介质陶瓷是近30年来迅速发展起来的新型功能电子陶瓷，它具有损耗低、频率温度系数小、介电常数高等特点。随着移动通讯的迅猛发展，特别是第四代移动通信网络(4G)TD-LTE时代来临。应用于介质谐振器、全介质滤波器、腔体滤波器、天线等微波元器件的微波介质材料的需求也日益增长。向着小型化、高频化、低成本和环境友好的方向发展，对微波介质陶瓷提出了更高的要求。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种STLA微波介质陶瓷材料，该微波介质陶瓷材料具有高介电常数、高Q值、频率温度系数可调且制备成本低廉等优点，可以满足微波器件小型化、高频化、低成本的发展要求。

本发明的另一目的在于提供上述STLA微波介质陶瓷材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述STLA微波介质陶瓷材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种STLA微波介质陶瓷材料，主要晶体结构为钙钛矿结构，所述的STLA微波介质陶瓷材料的化学表达式为aSrO-bTiO₂-cCaO-d/2Ln₂O₃-e/2Al₂O₃，其中Ln为稀土La、Nd和Sm中的至少一种，a、b、c、d和e满足以下条件：

0.4≦a≦0.7；

0≦c≦0.1；

0.3≦d≦0.7；

0.75≦a+c/b≦1.25；

0.75≦d/e≦1.25；

所述的STLA微波介质陶瓷材料还包括改性添加剂；

所述的改性添加剂优选为La₂O₃、Nd₂O₃、Sm₂O₃、MnO₂、CeO₂、CaO和BaO中的任意一种、任意两种或任意三种；

所述的STLA微波介质陶瓷材料中，改性添加剂的总含量为0～2.0wt％；

所述的STLA微波介质陶瓷材料中，改性添加剂的总含量优选为0.01～2.0wt％；

所述的STLA微波介质陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照上述主晶相结构式的化学计量比取碳酸锶、二氧化钛、碳酸钙、稀土氧化物以及氧化铝，砂磨使混合均匀；

(2)将步骤(1)砂磨后的混合物喷雾干燥，然后在1050～1350℃的温度下进行预烧；

(3)将步骤(2)预烧后的产物粉碎，不添加或添加改性添加剂，再次砂磨使混合均匀；

(4)将步骤(3)砂磨后的混合物喷雾造粒，过筛，压制成型；

(5)在1500～1750℃的温度下进行烧结，得到STLA微波介质陶瓷材料；

步骤(1)中所述的稀土氧化物为氧化镧、氧化钕和氧化钐中的至少一种；

步骤(1)中所述的砂磨的条件优选为：以去离子水为球磨介质，以氧化锆球为磨球，砂磨时间为0.5～2小时；

步骤(2)中所述的预烧的时间优选为2～10小时；

步骤(2)中所述的喷雾干燥的温度优选为100～300℃；

步骤(3)中所述的砂磨的条件优选为：以去离子水为球磨介质，以氧化锆球为磨球，砂磨时间为0.5～10小时；

步骤(4)中所述的喷雾造粒优选操作为：添加1～8wt％的聚乙烯醇水溶液，然后喷雾干燥；所述的喷雾干燥的温度优选为100～300℃；

步骤(4)中所述的过筛优选为过40～300目筛；

步骤(5)中所述的烧结的时间优选为2～15小时；