[发明专利]具有孪晶结构的超低损耗微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有孪晶结构的超低损耗微波介质陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷的化学通式为Li_3+aMg_2‑b/3X_1‑2b/3Y_bO₆，其中，X为Nb⁵⁺或Ta⁵⁺，Y为Ti⁴⁺、Sn⁴⁺或Zr⁴⁺，0.03≤a≤0.12，0.05≤b≤0.12，本发明经过第一次球磨混合、干燥、过筛，预烧，再经过第二次球磨混合，干燥，造粒，排胶，在空气中烧结制成；其制成品的晶相为有序正交相岩盐结构，本发明提供的微波介质陶瓷材料在少量取代形成孪晶结构后，微波介电性能出现了非常大的提升：其相对介电常数ε_r在9.8～17.6之间可调，Q×f值达到95000GHz～156000GHz，微波性能优异，谐振频率温度系数τ_f在‑33ppm/℃～‑5ppm/℃之间可调，制备工艺简单，并且性能稳定，满足现代微波器件的应用需求。

技术领域

本发明属于电子信息功能材料与器件技术领域，特别涉及的是一种频率温度系数近零端可调的超低损耗微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷为现代移动通讯、卫星通讯和军用雷达等所用的谐振器、滤波器、介质基板等微波元器件的关键材料。国务院早在2009年《电子信息产业调整振兴规划纲要》的文件提出研制介电常数系列化、微波介电性能优异的介质陶瓷的重要性。高频化是数字产品发展必然的趋势，随着电子信息技术不断向高频化和数字化发展，对元器件的小型化、集成化、模块化的需求也越来越迫切。在高频微波电路中，许多微波器件需要使用介质陶瓷材料作为基板，使得微波陶瓷介质基板材料愈来愈成为微波器件、部件与整机系统中使用的关键性基础材料。介电常数是介质陶瓷基板的关键性能，介电常数的范围往往决定基板材料的适用方向。例如，相对介电常数低于15的基板适用于高速数字电路的设计；相对介电常数15～80的基板可很好地完成高频线路的设计；相对介电常数高达20000的基板，则可使高容性器件集成到多层结构中。而发展低介电常数(低于20)的微波介质陶瓷材料以满足高频和高速的要求是微波介质陶瓷的重点研究发展方向。由于微波介质陶瓷材料的品质因数Q×f值越大，滤波器的插入损耗就越低，故高品质因素有利于实现微波器件良好选频性，而接近于零的频率温度系数τ_f意味着器件的中心频率随环境温度变化小，工作稳定性高。因此，研制在微波频率下同时具有一定范围内可调介电常数，超低损耗和接近于零的频率温度系数的微波介质陶瓷材料具有很大的应用价值。