[发明专利]一种具有高品质因数的低介复相微波介质陶瓷及制备方法

说明书

本发明涉及一种具有高品质因数的低介复相微波介质陶瓷及制备方法，选用三方铁钛矿MgTi_0.95Sn_0.05O₃陶瓷为基体，以具有相反谐振频率温度系数的正交钙钛矿Ca_0.8Sr_0.2TiO₃陶瓷作第二相，通过传统固相反应法制备了一种新型的复相微波介质陶瓷。本发明中的陶瓷在1375～1450℃范围内烧结都能保持两相共存，且具有优良的微波介电性能。特别地，对于MgTi_0.95Sn_0.05O₃‑xCa_0.8Sr_0.2TiO₃陶瓷在1425℃烧结时，介电常数ε_r为20.4，品质因数Qf高达63,770GHz，且具有优异的温度稳定性，谐振频率温度系数τ_f仅仅‑1.8ppm/℃。它可以应用于介质谐振器、滤波器、多层陶瓷电容器等微波通讯器件领域。此外，本方法操作简单，产品可大量制备。

技术领域

本发明属于功能材料和微波介质陶瓷领域，涉及一种具有高品质因数的低介复相微波介质陶瓷及制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷主要应用于微波频段(300MHz～300GHz)，在电路中常作为介质 材料从而实现隔离、波导以及谐振等一种或多种功能。在现代技术产业中，微波介质 陶瓷是振荡器、谐振器、滤波器、移相器、介质波导回路、微波基板和微波天线等多 种电子元器件的关键材料。

近三十年来，系列化介电常数的微波介质陶瓷早已进入商业化，参与人们的实际日常生产和生活。其中，与具有高介电常数的微波介质陶瓷相比，较低的介电常数能 够降低信号延迟。商用K20(介电常数在20附近)微波介质陶瓷主要是MgTiO₃-CaTiO₃， 其介电常数ε_r为21，品质因数Qf为56,000GHz，谐振频率温度系数近零。随着5G微 波通讯器件向小型化、集成化和高频化方向飞速发展，信号传输在速度和效率方面的 需求日益增长，这对微波介质材料的要求也越来越高。传统商用材料逐渐无法满足应 用需求，寻找制备介电常数较低(在20附近)的具有高品质因数微波介质陶瓷已成为 当下研究的热点。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种具有高品质因数的低介复相微波介 质陶瓷及制备方法，通过具有正负谐振频率温度系数的陶瓷两相复合，去优化陶瓷的微波介电性能。

技术方案

一种具有高品质因数的低介复相微波介质陶瓷，其特征在于在三方铁钛矿MgTi_0.95Sn_0.05O₃陶瓷中掺杂正交钙钛矿Ca_0.8Sr_0.2TiO₃形成复相陶瓷，且陶瓷的组成表达 式为MgTi_0.95Sn_0.05O₃-xCa_0.8Sr_0.2TiO₃，其中x＝0.02～0.06。

所述MgTi_0.95Sn_0.05O₃-xCa_0.8Sr_0.2TiO₃陶瓷的微波介电常数ε_r为16.3～20.4，品质因数Qf为151,580～63,770GHz，谐振频率温度系数τ_f为-41.3～-1.8ppm/℃。

一种所述的具有高品质因数的低介复相微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于 步骤如下：