[发明专利]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领域，尤其是一种复合微波介质陶瓷材料及其制备方法。本发明为解决目前微波介质陶瓷材料品质因数较差，稳定性不高，烧结温度高的问题，提供了一种复合微波介质陶瓷材料及其制备方法。所述复合微波介质陶瓷材料的主要成分包含摩尔比为0.01～0.4:1的钛酸盐和硅酸盐，以及占总质量3～12％的添加剂。制备方法主要是将分散剂与钛酸盐和硅酸盐分别混合后，采用球磨工艺后研磨，再加入和添加剂，烧制成复合微波介质陶瓷材料。本方法通过调整复合介电陶瓷材料中钛酸盐的占比，实现了介电性能灵活可调的目的。所得微波介质陶瓷材料，微波介电损耗较低，在10GHz频率下，Q×F值可稳定达到60000以上。

技术领域

本发明属于微波介质陶瓷材料领域，尤其是一种复合微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷材料可用来制作介质基板、介质天线、介质谐振器、等微波器件，具有损耗小、稳定性高、体积小等特点，这些特点满足了通信微波电路对元器件的性能要求。

其中，钛酸盐体系微波介质陶瓷材料，具有优异的介电性能，且原料丰富、价格低廉。目前市面上存在很多该体系的粉体，各有异同，普遍存在的介电性能(尤其是品质因数)差、烧结温度高、稳定性和一致性差等缺点。例如纯Mg₂TiO₄的微波介电陶瓷粉体，存在有两个缺点制约其广泛应用。第一个是其烧成温度过高，达到1450℃～1470℃，且焙烧温度较窄(5～10℃)，因此烧成温度较难控制，只要稍微烧过几度，就会使Mg₂TiO₄晶粒长大，气孔增大，从而降低材料第二个是Mg₂TiO₄的谐振频率温度系数为-50ppm/℃，制约了其直接应用；纯MgTiO₃陶瓷的烧结致密化温度有所降低，在1450℃左右，τf值比Mg₂TiO₄容易调节，并且原料来源丰富，成本较低廉。但是，相对来说MgTiO₃陶瓷的烧结致密化温度依然很高，εr值偏低，τf的绝对值偏大。

因此，需要开发一种介电性能好，稳定性高，烧结温度低的微波介质陶瓷材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前微波介质陶瓷材料品质因数较差，稳定性不高，烧结温度高的问题。

本发明针对上述技术问题采用的技术方案是：提供一种复合微波介质陶瓷材料及其制备方法。

本发明首先提供了一种复合微波介质陶瓷材料，所述材料的原料包含钛酸盐和硅酸盐；其中，钛酸盐和硅酸盐摩尔比为0.01～0.4:1。

进一步地，所述钛酸盐为钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶钙、钛酸钡或钛酸锶钡中的至少一种；所述的硅酸盐为硅酸锌、硅酸镁、堇青石、硅灰石或顽辉石中的至少一种。

进一步地，所述复合微波介质陶瓷材料的原料还包含添加剂。

进一步地，所述添加剂为低熔点氧化物和/或碳酸盐；优选地，所述低熔点氧化物为锂、钠、锌或硅的氧化物中的至少一种；所述碳酸盐为碳酸锂和/或碳酸钠。

进一步地，所述添加剂占所述复合微波介质陶瓷材料总质量的3～12％。

本发明还提供了一种复合微波介质陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

a.制备钛酸盐粉体：将钛酸盐与水形成的混合物，磨合后干燥、过筛，将所得筛下物煅烧后冷却至室温，得钛酸盐粉体；

b.制备硅酸盐粉体：将硅酸盐与水形成的混合物，磨合后干燥、过筛，将所得筛下物煅烧后冷却至室温，得硅酸盐粉体；

c.制备复合陶瓷粉体：将钛酸盐粉体和硅酸盐粉体按摩尔比例为0.01～0.4:1混合，得到复合陶瓷粉体；