[发明专利]一种微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明具体涉及一种配方简单的微波介质陶瓷材料及其制备方法。化学组成为：（1‑x）MgTiO₃+xCaTiO₃+ywt％Er₂O₃，其中0.03≤x≤0.1，0≤y≤1。本发明是一种低成本、工艺简单的微波介质陶瓷，大幅降低了生产成本，提高了生产效率，是一种具有中低介电常数且损耗小、温度系数近于零的微波介质陶瓷材料，适用于介质谐振器、滤波器及双工器等微波器件，原料价格低廉、工艺路线简单易行。

技术领域

本发明属于电子信息功能材料与器件技术领域，具体涉及的是一种具有中低介电常数、Q·f 高且谐振频率温度系数τ_f近于零等特点的微波介质陶瓷材料及其制备方法。可用于制作介质谐振器、滤波器及双工器等微波器件。

背景技术

近年来，由于微波通信事业的迅速发展，移动通讯、卫星通讯、全球卫星定位、蓝牙、无线局域网等现代通信技术领域对小型化、高性能化的微波电路和微波器件的需求量日益增加。实现微波设备的小型化、高稳定性和廉价的途径是微波电路的集成化。传统的金属谐振腔和金属波导体积和重量过大，限制了微波集成电路的发展，而微波介电陶瓷能够很好解决这些问题。

微波介质陶瓷材料是指应用于微波频段电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷。在现代通讯中被广泛用作谐振器、滤波器、介质基片、介质导波回路等微波元器件，是现代通信技术的关键基础材料。目前，微波介质陶瓷材料已应用于便携式移动电话、电视卫星接收器、军事雷达等方面，其在现代通讯工具的小型化、集成化过程中正发挥着越来越大的作用。

材料是器件的基础，随着微波介质陶瓷器件的发展，相应的应用于微波频段的介电陶瓷应满足要求主要如下：适宜的介电常数以利于器件的小型化，超高品质因素的Q·f值，稳定的近零的频率温度系数。

偏钛酸镁陶瓷是一种重要的微波介质陶瓷材料，因其原料丰富、成本低廉，故日益受到人们的关注，目前已成为应用最广泛的微波介质陶瓷材料之一，可以用它制作热补偿电容器、多层陶瓷电容器、介质滤波器以及介质谐振器等。MgTiO₃陶瓷的谐振频率温度系数τf＝-50ppm/℃，为了调节其谐振频率温度系数使其近于零，人们一般采用掺杂谐振频率温度系数为+800ppm/℃的CaTiO₃来获得接近于零的谐振频率温度系数的材料。MgO-CaO-TiO₂(MCT)体系陶瓷材料是一种良好的微波介质陶瓷材料，然而，其中钛酸钙相存在介质损耗较高的不足，无法满足低插损微波器件的要求，MgO-CaO-TiO₂体系陶瓷材料的烧结温度为1400～1450℃，因其烧结温度较高，使得烧结成本较高，限制了MCT体系陶瓷材料的应用。

因此，当前需要一种工艺简单、原材料成本比较低、烧结温度比较低并且同时满足低损耗特性的微波介质陶瓷，以满足微波通信行业的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有中低介电常数、Q·f 高及温度变化率低等特点的微波介质陶瓷材料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种微波介质陶瓷材料，由主晶相材料和掺杂相材料经球磨混合、预烧、掺杂球磨、喷雾造粒制成。其中：所述主晶相材料为MgTiO₃质量百分比为90～97％，CaTiO₃质量百分比为3～10％；所述掺杂相材料Er₂O₃，质量百分比为0～1％。

所述主晶相材料中MgTiO₃、CaTiO₃之间的摩尔比为1-x：x，x为0.03～0.1。

所述掺杂相材料为氧化物Er₂O₃，质量百分比为0～1％。

一种微波介质陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：