[发明专利]一种微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种微波介质陶瓷材料及其制备方法，属于电子陶瓷及其制造领域。本发明陶瓷材料包括将质量百分比为96.4％～97.6％的(CaLiSm)TiO₃体系陶瓷和质量百分比为2.4％～3.6％的掺杂剂，经过球磨混合、造粒、成型、排胶和烧结制成主晶相为CaTiO₃的微波介质陶瓷材料。本发明在不显著降低品质因数的同时实现了频率温度系数调节至接近于零，且使得介电常数可调；抑制陶瓷材料中锂的挥发，缓解了晶粒异常增长的现象，进而提高了陶瓷材料结构的致密度；同时，本发明陶瓷材料工艺简单，烧结温度范围较宽，具有良好工艺适应性，易于工业化生产，有利于满足微波通信行业需求。

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，具体涉及一种高介低损耗的微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷(MWDC)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，是现代通信技术中的基础。

微波设备实现小型化、高稳定及廉价的方式是微波电路的集成化。由于金属谐振腔和金属波导体积和重量过大限制了微波集成电路的发展，而微波介质陶瓷制作的谐振器与微波管、微带线等构成的微波混合集成电路，可使器件尺寸达到毫米量级，这就使微波陶瓷成为实现微波控制功能的基础和关键材料。

微波介质陶瓷已被广泛应用于介质谐振器、滤波器、介质基片、介质波导回路、微波电容、双工器、天线等微波元器件。应用于微波频段的介电陶瓷，应满足以下要求：

(1).适中的介电常数以利于器件的小型化；

(2).高的品质因数Q×f值和低的损耗(其中Q～1/tanδ，f是谐振频率)；

(3).近零的谐振频率温度系数。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明通过在典型钙钛矿结构陶瓷体系中掺杂相近结构的铝酸镧，进而实现了一种低损耗、零频率温度系数、高稳定性且介电常数可调的微波介质陶瓷材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一方面本发明提供了一种微波介质陶瓷材料，包括：将质量百分比为96.4％～97.6％的(CaLiSm)TiO₃体系陶瓷和质量百分比为2.4％～3.6％的掺杂剂，经过球磨混合、造粒、成型、排胶和烧结制成主晶相为CaTiO₃的微波介质陶瓷材料；所述(CaLiSm)TiO₃体系陶瓷的化学通式为(Ca_0.3Li_0.127Sm_0.42)TiO₃；所述掺杂剂为LaAlO₃。

根据本发明实施例，本发明中(CaLiSm)TiO₃体系陶瓷的原料可以为碳酸钙(CaCO₃)、碳酸锂(Li₂CO₃)、二氧化钛(TiO₂)和氧化钐(Sm₂O₃)。

根据本发明实施例，本发明中掺杂剂为LaAlO₃时，其原料可以为氧化镧(La₂O₃)和氧化铝(Al₂O₃)。

另一方面，本发明提供了制备上述微波介质陶瓷材料的方法，包括以下步骤：