[发明专利]微波介质陶瓷组合物及其制备方法和应用、微波介质陶瓷及其制备方法和应用、微波器件

说明书

本发明涉及电子陶瓷领域，具体而言，提供了一种微波介质陶瓷组合物及其制备方法和应用、微波介质陶瓷及其制备方法和应用、微波器件。所述微波介质陶瓷组合物包括以下含量的各组分：主料90‑99.5wt％和添加剂0.5‑10wt％；主料包括：Mg_xCa_1‑xSmAlO₄，其中0＜x＜0.4；添加剂包括：CaZrO₃、Nb₂O₃、TiO₂、NiO和Tb₄O₇。该陶瓷组合物主要采用Mg_xCa_1‑xSmAlO₄为主料，并配合特定的添加剂，使其在烧结成瓷后不但具有中低介电常数、较高的F*Q值和接近零的频率温度系数，而且还能有效降低瓷体烧结温度，降低其生产成本。

技术领域

本发明涉及电子陶瓷领域，具体而言，涉及一种微波介质陶瓷组合物及其制备方法和应用、微波介质陶瓷及其制备方法和应用、微波器件。

背景技术

微波介质陶瓷是近三十多年来发展起来的一种新型的功能陶瓷材料，它是指应用于微波频率(主要是300MHz～30GHz频段)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料，是制造微波介质滤波器和谐振器的关键材料。微波介质陶瓷具有较高的介电常数、较低的介电损耗和温度系数小等优良性能，能满足微波电路小型化、集成化、高可靠性和低成本的使用要求，适用于制造多种微波元器件。随着移动通信技术的发展，微波介质陶瓷已成为高技术陶瓷研究的重点项目之一。

微波介质陶瓷广泛应用于通讯领域，随着通讯技术的发展，特别是微波通讯技术，例如，在5G微波通讯技术，对于微波介质陶瓷要求越来越高，对介质滤波器、微波天线使用要求更苛刻。国内外很多关于微波介质材料及微波介质陶瓷的研究，也有很多相关的专利，微波介质及陶瓷系列化产品众多，但大部分都是基于2-4G及以前的技术要求，包括测试要求或应用环境。对于5G移动通信的关键技术主要体现在无线传输技术和网络技术两方面，前者主要包括大规模天线阵列、超密集组网、新型多址和全频谱接入等技术，后者主要有自组织网络(SON)、软定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(VNF)等，对于微波器件要求有更高的可靠性。

应用于微波通信系统中的滤波器，要求它的性能稳定，插入损耗低，体积小，价格低廉。高性能的微波介质材料是谐振器型滤波器的核心，在微波通信系统中，对微波介质材料的主要性能的要求如下：

1)高介电常数。微波介质滤波器是由介质谐振器制成的，介质谐振器的谐振频率和电介质材料的介电常数及谐振器的谐振尺寸有关。换个角度来说，就是在某个特定的频率下，谐振器的尺寸与电介质材料的介电常数有关：电介质材料的介电常数越大，所需要的电介质陶瓷块体就越小，谐振器的尺寸也就越小。

2)高的品质因数。滤波器的一个重要要求是插入损耗低，微波材料的介质损耗是影响介质滤波器插入损耗的一个主要因素，而微波介质材料的Q值(品质因数)与介质损耗成反比关系，因此，使用高品质因数的微波介质材料，有利于降低微波介质滤波器的插入损耗。

3)接近于零的频率温度系数。通信器件的工作温度不可能一成不变，如果微波介质材料的谐振温度频率变化较大，滤波器的载波信号在不同气温下就会漂移，从而影响设备的使用性能，这就要求材料的谐振频率不能随着温度的波动太大。