[发明专利]一种微波介质陶瓷材料、微波介质陶瓷天线及其制备方法

说明书

本发明涉及一种微波介质陶瓷材料、微波介质陶瓷天线及其制备方法，所述微波介质陶瓷材料的化学组成为x TiO₂‑(1‑x)Zn₂SiO₄，其中1.0 wt%≤x≤20.0wt%。

技术领域

本发明属于微波介质陶瓷材料及其制造使用领域，具体涉及一种微波介质陶瓷材料、一种微波介质陶瓷天线及其制备方法。

背景技术

传统的天线制备工艺在电路互联，产品封装上存在很大不足，已经不能满足现代科技对高性能、低成本、体积小、重量轻的新一代设备的要求。通过调整微波介质陶瓷的材料体系、烧结温度、成型工艺可以提高材料的高频高Q，使用电导率高的金属材料作为导体，有利于提高电路系统的品质因数，同时微波介质陶瓷材料可适应大电流和耐高温的特定环境，可以应用于通讯、宇航、军事等领域。

另外现有的微波介质陶瓷天线没有系列化，温度系数大，以及体积大重量大导致了天线的使用范围比较窄。

综上所说，近零的温度系数，低损耗，体积小重量轻，尺寸公差小，各个方向的收缩率一致，性能稳定的微波介质陶瓷天线材料及其制备方法是研究的重中之重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种满足近零的温度系数、具有可调的介电常数及损耗低于4×10^-4的微波介质陶瓷材料、由该微波介质陶瓷材料制成的微波介质天线、以及该微波介质天线的制备方法。

第一方面，本发明提供一种微波介质陶瓷材料，所述微波介质陶瓷材料的化学组成为x TiO₂-(1-x)Zn₂SiO₄，其中1.0wt％≤x≤20.0wt％。

由于TiO₂的介电常数ε_r＝100，τ_f＝450×10^-6/℃，在Zn₂SiO₄陶瓷粉中加入少量的TiO₂粉可以提高材料的介电常数，以及调节系统的温度系数。根据本发明，将TiO₂与具有良好微波介电性能的微波介质陶瓷Zn₂SiO₄复合，通过调节复合材料中TiO₂的质量百分比来实现调控复合材料的介电常数和温度系数，最终获得温度系数近零、介电常数可调的微波介质陶瓷材料，所述微波介质陶瓷材料的介电常数为6.5～10.0，品质因数30000～52000GHz，谐振频率温度系数-45.5～-0.2ppm/℃，介电损耗正切角小于4.0×10^-4，可以作为微波介质陶瓷天线材料来形成微波介质陶瓷天线。

第二方面，本发明提供一种微波介质陶瓷天线，所述微波介质陶瓷天线由上述微波介质陶瓷材料组成。

该微波介质陶瓷天线由上述微波介质陶瓷材料组成，因此同样具有温度系数近零、介电常数可调的性能，具体而言，所述微波介质陶瓷天线的介电常数为6.5～10.0，品质因数30000～52000GHz，谐振频率温度系数-45.5～-0.2ppm/℃，介电损耗正切角小于4.0×10^-4。而且该微波介质陶瓷天线易于制备，价格便宜，重量轻，尺寸公差小，各方向收缩一致，便于批次化生产。

第三方面，本发明提供上述微波介质陶瓷天线的制备方法，包括以下步骤：将TiO₂粉和Zn₂SiO₄陶瓷粉按照x TiO₂-(1-x)Zn₂SiO₄的质量百分比混合后造粒，装入模具中压制成型得到坯体；将所得坯体于1300～1400℃烧结3.0～5.0小时，得到所述微波介质陶瓷天线。