[发明专利]一种高性能微波介质陶瓷材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种高性能微波介质陶瓷材料、制备方法及应用，化学式为Mg₂NdNbO₆。按化学式Mg₂NdNbO₆中各元素的摩尔比分别称量MgO、Nd₂O₃、Nb₂O₅并混合后两次与无水乙醇和锆球混合球磨、烘干、煅烧，最终制成微波介质陶瓷Mg₂NdNbO₆。该材料介电常数为15.7～16.3，有利于微波元器件的小型化；其具有较高的品质因数，可以提升制成的微波元器件的品质、同时降低能量损耗；热稳定性好，拓宽了使用温度的限制，可以用于制作微波元器件，本发明制备过程简单、易于重复操作，能够提升制得成品的合格率，且生产过程中不会对环境造成污染。

技术领域

本发明涉及一种高性能微波介质陶瓷材料、制备方法及应用，属于电子信息材料与元器件领域。

背景技术

随着移动通信的发展，微波元器件的小型化、集成化、高频率化和低成本化已成为发展趋势。微波介质陶瓷材料由于具有低介电损耗和稳定的谐振频率温度系数而成为微波元器件发展的关键材料之一。理论及实验均证明，以微波介质陶瓷制作的各种微波器件，如介质谐振器、滤波器及微波介质天线等已被广泛应用于电子信息技术的各个领域。

近年来，NdNbO₄微波介质陶瓷因其微波介电性能优异(介电常数ε_r＝19.6,温度系数τ_f＝-24ppm/℃)吸引了人们的兴趣，是一种具有潜在应用价值的电子陶瓷材料，但其品质因数Q×f＝33000GHz相对较低，限制了其在通信领域广泛运用；另外，现有的微波介质陶瓷制备过程较为复杂，制得成品的合格率不高，且生产过程中容易对环境造成污染，因而不利于在行业中推广应用。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种具有较高的品质因数的高性能微波介质陶瓷材料；本发明的另一目的在于提供一种高性能微波介质陶瓷材料的制备方法及应用，制备过程简单、易于重复操作，能够提升制得成品的合格率，且生产过程中不会对环境造成污染，制得的材料可以用于制作微波元器件。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高性能微波介质陶瓷材料，化学式为Mg₂NdNbO₆。

本发明还提供了一种高性能微波介质陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按化学式Mg₂NdNbO₆中各元素的摩尔比分别称量MgO、Nd₂O₃、Nb₂O₅；

(2)将步骤(1)中称量好的各原料混合得到混合物，再将混合物：无水乙醇：锆球以质量比1：1：1.5加入球磨罐中，球磨6小时；

(3)将步骤(2)球磨后的原料置于干燥箱中于85℃进行烘干；

(4)将步骤(3)烘干后的粉料过40目筛；

(5)将步骤(4)过筛后所得的粉料置于坩埚中，在1000℃或1100℃预烧4小时；

(6)将步骤(5)预烧好的化学原料混合，以化学原料：无水乙醇：锆球的质量比为1：1：1.5加入球磨罐中，球磨24小时；

(7)将步骤(6)球磨后的物料置于干燥箱中于85℃烘干；

(8)将步骤(7)烘干后的粉料过40目筛；

(9)在步骤(8)烘干后的粉料中外加入质量百分比为8～10％的石蜡，置于电阻炉上翻炒均匀，过80目筛；