[发明专利]微波介质陶瓷材料及其制备方法、微波介质陶瓷器件

说明书

本申请属于陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种微波介质陶瓷材料及其制备方法，以及一种微波介质陶瓷器件。其中，所述微波介质陶瓷材料的化学表达式为x Znsubgt;2/subgt;SiOsubgt;4/subgt;‑y A‑z M，其中，A包括SiOsubgt;2/subgt;，M包括TiOsubgt;2/subgt;、CaTiOsubgt;3/subgt;、SrTiOsubgt;3/subgt;中的至少一种，x、y和z之和为1。通过微波介质陶瓷材料中各组分的协同配合作用，使得其同时具有较低的介电常数、近零的频率温度系数和高品质因数等特性，其εsubgt;r/subgt;为6～8，品质因数(Q×f)值高达112000GHz，谐振频率温度系数τsubgt;f/subgt;基本为‑10～+10ppm/℃，可更好用于陶瓷介质波导、单块滤波器、介质天线等通信器件的制备，满足通信基站等系统的技术需求。

技术领域

本申请属于陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种微波介质陶瓷材料及其制备方法，以及一种微波介质陶瓷器件。

背景技术

微波介质陶瓷是一种新型功能电子陶瓷，可更好用于陶瓷介质波导、Monoblock单体滤波器、介质天线等通信器件的制备，满足通信基站系统的技术需求。

Zn₂SiO₄是硅锌矿构造，属三方晶系，晶体结构如附图1所示，XRD衍射图谱如附图2所示。Zn₂SiO₄陶瓷在未添加烧结助剂的情况下，经1340℃固相反应烧结后具有优异的微波介电性能：介电常数ε_r≈6.5，品质因数(Q×f)≈210000GHz，谐振频率温度系数τ_f≈-61ppm/℃，可用于制作微波基板和毫米波器件。然而Zn₂SiO₄陶瓷的τ_f值较负，无法满足通信器件的指标要求，并且烧结温度较高，应用范围受到极大地限制。

发明内容

本申请的目的在于提供一种微波介质陶瓷材料及其制备方法，以及一种微波介质陶瓷器件，旨在一定程度上解决Zn₂SiO₄陶瓷的τ_f值较负，无法满足通信器件的指标要求，并且烧结温度较高，应用范围受到极大地限制的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种微波介质陶瓷材料，所述微波介质陶瓷材料的化学表达式为x Zn₂SiO₄-y A-z M，其中，A包括SiO₂，M包括TiO₂、CaTiO₃、SrTiO₃中的至少一种，x、y和z之和为1。

第二方面，本申请提供一种微波介质陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

按照微波介质陶瓷材料的化学表达式x Zn₂SiO₄-y A-z M中金属元素的化学计量比获取原料组分，其中，A包括SiO₂，M包括TiO₂、CaTiO₃、SrTiO₃中的至少一种，x、y和z之和为1；

将各原料组分混合并研磨成混合粉体后，将所述混合粉体烧结成混合块体；

将所述混合块体研磨成粉料后，与粘结剂和造粒助剂混合后进行造粒，得到造粒粉体；

将所述造粒粉体制成陶瓷生坯后，依次进行排胶处理和烧结处理，得到微波介质陶瓷材料。

第三方面，本申请提供一种微波介质陶瓷器件，制备所述微波介质陶瓷器件的原料组分包括上述的微波介质陶瓷材料，或者上述方法制备的微波介质陶瓷材料。