[发明专利]一种具有高磁导率的微波介电陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有高磁导率的微波介电陶瓷材料及其制作方法，所述陶瓷材料包括主体A(Ga_zNb_1‑z)_yTi_1‑yO₃、包覆主体的复合体B(MnO₄)₃构成的复合体系(1‑x)A(Ga_zNb_1‑z)_yTi_1‑yO₃/(x)B(MnO₄)₃，其中0.20mol≤x≤0.50mol，0.50mol≤y≤1.00mol，其中主体材料中的A为Ni、Zn、Pb或Co中的一种或几种；复合面材料中的B为Y、Yb、Fe、Ce、La或Lu中的一种或几种。本发明的微波陶瓷介电材料制作方法采用微波辅助烧结方法，使用此方法制作的微波介电陶瓷材料具有双晶相晶体结构、微波吸收性能好、低电磁损耗、低介电常数、高磁导率、烧结速度快。

技术领域

本发明涉及介电陶瓷材料，尤其涉及一种具有高磁导率的微波介电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

微波由于方向性好，穿透力强，信息量大，在通信、测控、遥感等领域得到了广泛的应用。随着近些年来微波通信技术的不断发展，尤其是在个人移动通信(PMC)、卫星通讯(SATCOM)、全球定位系统(GPS)、无线局域网络(WLAN)等领域的飞速进步，微波通讯技术已经成为了现代通讯技术的一个重要的组成部分。微波介质陶瓷作为制造微波通讯设备核心元器件的基础材料，其各项的性能指标在很大的程度上制约了整个系统的性能跟尺寸。目前，微波通讯技术不断向着小型化、集成化、高频化的方向发展，这就要求相应的微波电路元器件也需要不断的小型化、集成化、高频化，也就对作为基础材料的介质陶瓷材料的性能提出了更高的要求。随着通信频率不断向高频拓展，研究人员对具有高的品质因数、小的谐振频率温度系数的低介电常数微波介质陶瓷材料愈发的感兴趣，这类陶瓷材料被广泛的应在卫星通讯(SATCOM)、各种卫星定位系统、导弹遥控等通讯设备的元器件之中。

具有较低相对介电常数的新型微波基板材料，是高速通信设备的理想选择。陶瓷应具备低介电常数(ε_r)、高品质因数与谐振频率乘积(Q×f)、接近于零的谐振频率温度系数(τ_f)以及高热导率等性能，才能应用于微波基板。截止目前信息通信技术中许多具有高品质因子的材料可以降低能量损耗，并且具有低的介电系数进而能够减少电子信号传输过程总的延迟时间，近乎于0的谐振频率温度系数能够保证工作频率的稳定性，多用于谐振器、滤波器、电介质天线、电介质导波电路和其他微波元件。

由于设备小型化对现代通信系统的重要性，低温烧结技术已被广泛应用于微波陶瓷材料的生产中，尽管传统的微波陶瓷材料具有优异的介电性能，但是它们的烧结温度过高因此不适宜用低温烧结技术进行生产，尽管低温玻璃和氧化物被加入到微波陶瓷材料的制作材质中，但是也降低了微波陶瓷材料的介电性能；另一方面，微波介电陶瓷材料与银电极之间的化学兼容性对于低温烧结技术至关重要，因此低于银电极熔点(961℃)的新型微波介电陶瓷材料亟待被研究开发。

中国专利201910015547.1公开了一种Li系微波介电陶瓷材料及其制备方法，其制备方法制作得到的微波介电陶瓷材料虽然具有低介电常数、高品质因数、高相对密度以及低致密化温度的优异特性，但是其烧结温度仍然保持在1120℃～1160℃，高于银电极熔点961℃，并且需要添加少量助烧剂的情况下才能实现低于961℃的烧结温度，并且所采用的烧结技术仍然为采用氧化物原料进行球磨后高温固相烧结的技术，制作效率低下，且成品的微观晶体形态差，进而间接影响了陶瓷材料的电学性能；制作材料中虽然采用了取代料NiO，但是仅仅通过Ni的取代并不能降低陶瓷材料的介电常数也不能提高磁导率，进而降低了陶瓷材料的微波吸收性能并提高了陶瓷材料的磁阻，进而提高了电磁损耗。

发明内容