[发明专利]一种微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种微波介质陶瓷材料及其制备方法。本发明微波介质陶瓷材料包括主晶相和改性添加剂，改性添加剂包括负温漂改性添加剂；该微波介质陶瓷材料主要由以下摩尔百分比的原料制备而成：CaCO₃ 14.0～20.0％，Sm₂O₃61.0～66.0％，TiO₂ 12.0～14.0％，负温漂改性添加剂6.5～8.5％；其中CaCO₃、Sm₂O₃和TiO₂煅烧形成主晶相，主晶相结构式为(1‑x)CaTiO₃‑xSm₂Ti_aO_b，0＜x≤0.2，1≤a≤3，5≤b≤9。本发明以CaTiO₃‑SmTiO₃两相复合体系作为主晶相，不仅ε_r值高、可控，而且Q_f值更高，全温漂非常低，接近于零；同时，通过调节x值及负温漂改性添加剂的添加量，可获得具有优异微波介电性能且稳定功能的微波介质陶瓷材。

技术领域

本发明涉及一种微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

目前微波介质陶瓷主要用于制作谐振器、滤波器、微波电容器、介质基片、介质天线、介质波导等，在便携式移动电话、汽车电话、无绳电话、微波基站、卫星电视接收器、W-LAN、汽车防撞雷达和军事雷达等方面正发挥着越来越大的作用，应用十分广泛。

由于5G技术的兴起，需要的电子器件进一步扩大，而近年来电子器件向着高性能、智能化、微型化的方向发展，于是高介电常数陶瓷材料成为了研究热点，需求量也大幅增加。但现目前所使用的到介电常数微波介质陶瓷都有一个很大的缺陷——温漂系数过大，导致该材料在温度较高或者温度较低的情况下性能和不稳定，载波信号随温度波动而漂移，会影响设备的使用性能，不符合要求，这也限制了高介电常数微波介质陶瓷的发展。微波介质陶瓷频率温度系数τ_f主要由介质陶瓷的线膨胀系数和介电常数ε_r与线性膨胀系数、介电常数ε_r的温度系数决定。在实际情况下，单相陶瓷很难满足τ_f为零的要求，因此，一般要选择采用不同频率温度系数的两相或多相材料的复合来实现正负温度系数数值的抵消以达到最终近零的目标。

CaTiO₃体系的介电常数可调性较大，但其单相体系温漂较大，难以适应复杂多变的环境，因此，器件的使用不是很稳定，需要调整体系以在保证Q_f值以及高ε_r值的前提下，降低τ_f值。发明人之前在该体系中掺杂氧化钕来达到上述要求，但是氧化钕价格比较昂贵，不易于推广应用，因此有必要在确保获得优异性能的同时，降低生产成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种微波介质陶瓷材料及其制备方法，以在确保微波介质陶瓷材料具有非常高的Q_f值和ε_r值，以及非常低的全温漂的同时，降低生产成本。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种微波介质陶瓷材料，包括主晶相和改性添加剂，所述改性添加剂包括负温漂改性添加剂；所述微波介质陶瓷材料主要由以下摩尔百分比的原料制备而成：CaCO₃ 14.0～20.0％，Sm₂O₃61.0～66.0％，TiO₂ 12.0～14.0％，负温漂改性添加剂6.5～8.5％；其中CaCO₃、Sm₂O₃和TiO₂煅烧形成主晶相，主晶相结构式为(1-x)CaTiO₃-xSm₂Ti_aO_b，0＜x≤0.2，1≤a≤3，5≤b≤9。