[发明专利]一种中介高Q值微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中介高Q值微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷是由主料和辅料烧结而成，主料的组成表达式为aSrTiO₃‑bLaAlO₃，其中，a、b分别代表摩尔比；其中，0.5≤a≤0.6，0.4≤b≤0.5，a+b＝1，辅料为Y₂O₃或Ga₂O₃，其中Y₂O₃相对于主料的质量分数为0.1％～0.5％，Ga₂O₃相对于主料的质量分数为0.5％～2.5％。本发明的微波介质陶瓷具有优异的微波介电性能，在不同的工作温度下都具有较好的工作稳定性，具有广泛的应用前景，且制备原料无毒无害，成本低廉，制备工艺简单易行。

技术领域

本发明涉及电子功能陶瓷材料及其制备技术领域，涉及一种中介高Q值微波介质陶瓷的制备方法。

背景技术

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材料。微波介质陶瓷作为一种新型电子材料，在现代通信中被用作谐振器、滤波器、介质基片、介质天线、介质导波回路等。

随着5G在全球的快速推广，陶瓷介质滤波器相对于金属谐振腔滤波器具有体积小、损耗低、价格优、质量轻等优势，因此成为5G基站滤波器的主流，但这也对介质滤波器提出了更高的要求。一方面，由于大多数5G网络部署在毫米波频段，必然会带来更大的信号衰减，因此，滤波器需要有更大的功率容量来提高信号强度，这离不开高品质因数的支持。另一方面，由于大规模MIMO在5G中的应用，信道数量的激增导致了更高的设备集成度，这意味着需要进一步增大介电常数以减小设备尺寸。此外，考虑到许多地区的夏季温度往往高于40℃，滤波器应具有更大的工作温度范围。为此需要开发一系列适合于5G基站滤波器的电子材料。中等介电常数、高品质因数且工作稳定性较好的微波介质陶瓷正是解决目前5G基站建设瓶颈的关键材料。

目前，中等介电常数、高品质因数的微波介质陶瓷主要是以Ba₂Ti₉O₂₀、BaTi₄O₉和(Zr,Sn)TiO₄及MTiO₃-LnNO₃(M＝Sr，Ca；Ln＝La，Nd，Sm，N＝Ga，Al)等微波介质材料为主。Ba₂Ti₉O₂₀、BaTi₄O₉和(Zr,Sn)TiO₄研究较早，并且研究的非常系统，但这些陶瓷的介电常数偏低(通常ε_r≤40)，不利于器件的小型化趋势。在MTiO₃-LnNO₃体系中，目前报道的CaTiO₃-LaAlO₃、CaTiO₃-SmAlO₃材料其介电常数在40以上，品质因数在40000GHz左右，仍需进一步提高品质因数以改善滤波器的选频特性；SrTiO₃-LaGaO₃品质因数较高，但介电常数在40以下，不利于器件的小型化，同时Ga₂O₃的成本是Al₂O₃的数倍之多。因此，在MTiO₃-LnNO₃体系中获得一种介电常数在40以上，品质因数较高且易于批量生产的低成本微波介质陶瓷，不仅具有重要的社会效益而且具有显著的经济效益。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种中介高Q值微波介质陶瓷及其制备方法。该陶瓷材料介电常数在40以上，品质因数较高，谐振频率温度系数优异，具有广泛的应用前景，且制备原料无毒、价格低廉、制备工艺简单。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：