[发明专利]一种低介电常数两相复合微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于微波介质陶瓷材料技术领域，具体涉及一种低介电常数两相复合微波介质陶瓷材料，并进一步公开其制备方法。本发明所述低介电常数两相复合微波介质陶瓷材料，以Mg₂SiO₄为基体材料，通过添加正温度系数的Ca_{(1‑3x/2‑3y/2)}Nd_xLa_yTiO₃材料，使频率温度系数往正向移动，调节τf值近零并保持高的品质因数，介电常数有一定程度的提高，同时，材料在毫米波频段下也具有较好的介电性能，性能可满足新型毫米波器件的使用要求。

技术领域

本发明属于微波介质陶瓷材料技术领域，具体涉及一种低介电常数两相复合微波介质陶瓷材料，并进一步公开其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是指应用于微波频段(主要是UHF、SHF频段，300MHz-300GHz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，其具有高介电常数、低介电损耗、低谐振频率温度系数等优良性能，是谐振器、滤波器、双工器、天线、稳频振荡器、波导传输线等器件的重要组成元件，可广泛应用于个人便携式移动电话、微波基站、车载电话、卫星通讯、军用雷达等众多领域。尤其是近年来，随着通讯技术的迅速发展，对微波器件的需求量也日益增长，特别是5G通信时代基站数量增加导致滤波器需求增加，陶瓷介质滤波器由于具有高Q值、选频特性好、工作频率稳定性好、插入损耗小及更加小型化和集成化等优势而受到越来越多的关注，这成为近年来国内外对微波介质材料研究领域的一个热点方向。

现有研究表明，实现微波介质陶瓷器件性能的关键即是基于微波介质陶瓷材料的性能。现有技术中，微波介质陶瓷材料存在多种分类方法，其中，根据介电常数的大小，微波介质陶瓷可分为三大类：其一是低介电常数微波介质陶瓷，此类微波介质陶瓷主要包括A1₂O₃、Mg₂SiO₄、Zn₂SiO₄、MgTiO₃等；其二是中介电常数微波介质陶瓷，此类微波介质陶瓷主要包括BaO-TiO₂体系、Ln₂O₃-TiO₂体系、钙基或钡基复合钙钛矿等；其三是高介电常数微波介质陶瓷，此类微波介质陶瓷主要包括TiO₂、CaTiO₃、BaO-Ln₂O₃-TiO₂和铅基复合钙钛矿等。

现有研究表明，实现微波介质陶瓷器件性能的关键即是基于微波介质陶瓷材料的性能。目前，行业内对不同介电常数不同体系的微波材料的研究非常多，不同介电常数的微波材料均对品质因数和谐振频率温度系数有严格要求，在应用方面均要求材料具有高的温度稳定性和低的损耗(高的品质因数)。

通常说的低介电常数微波介质陶瓷材料是指介电常数在20-30之间的陶瓷材料，对于介电常数更低(如介电常数小于20)的陶瓷材料则报导相对较少。但此类低介电微波陶瓷材料可广泛的应用于卫星通讯、导弹遥控和GPS天线等高端毫米波微波器件中。尤其是通信技术的发展要求微波介质陶瓷材料的性能进一步提高，而低介电常数微波介质陶瓷材料是构成毫米波无线通信器件的关键材料，因而国内外对它的相关研究报导越来越多。目前，介电常数小于20的常用材料体系包括Al₂O₃、Zn₂SiO₄、Mg₂SiO₄等，尤其是Mg₂SiO₄体系因具有合适的低介电常数(介电常数7左右)，高的品质因数等优势受到广泛关注。但是，Mg₂SiO₄体系材料由于谐振频率温度系数偏负且较高(-60ppm/℃)、烧结温度高(约1450℃)而使其应用受到限制。

因此，如何有效降低硅酸镁体系材料的谐振频率温度系数，进而开发一种谐振频率温度系数适宜、使用性能稳定、便于实现工业化生产的硅酸镁基低介电常数复合微波介质陶瓷材料具有积极的意义。