[發明專利]諧振頻率溫度系數可調的金紅石型微波介質陶瓷

有效

• 申請號: 201310469358.4
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103553602A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 匡小軍
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及在微波頻率使用的介質基板、諧振器與濾波器等微波元器件的介質陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

微波介質陶瓷是隨著上世紀90年代手機等通信設備迅速發展而興起的一類電子功能材料，主要應用于微波(300?MHz-300?GHz)通訊系統電路中,?可以作為介質基板、介質諧振器和濾波器的基本元件,?在雷達、衛星通訊和移動電話等設備中有著廣泛的應用。高性能微波介質材料在手機通信基站設備中用作諧振器和濾波器；一般要求介質材料的介電常數在20-100以內，品質因子與諧振頻率乘積Qf>?10?000?GHz，諧振頻率溫度系數τ_?接近于0?ppm/℃。高的介電常數ε_r可以使微波電路中器件小型化，Qf大(介電損耗低)有利于提高信號強度和特定范圍內可利用的通道數目，從而有效的使用電磁頻率空間。τ_?接近于0可以使器件工作頻率不隨環境的溫度變化有太大的漂移；實際應用中材料的諧振頻率溫度系數正負可調，可用于補償其他組件的溫度系數；商業上一般要求諧振頻率溫度系數在?±10ppm/℃之內正負可調。金紅石TiO₂具有高的介電常數（ε_r?~?100）和高的品質因子（Qf?~?50?000?GHz），但其非常大的諧振頻率溫度系數（τ_?~?450?ppm/^oC）阻礙了其作為微波介質材料的應用。目前滿足介質諧振器和濾波器應用要求的金紅石型介質材料缺少。?

發明內容

本發明目的是提供一種諧振頻率溫度系數正負可調、低損耗和中介電常數的金紅石型微波介質陶瓷及其備方法。

本發明涉及的金紅石型微波介質陶瓷的化學組成為：Ga_1-xTa_1-xTi_2xO₄，其中0.15?≤?x?≤?0.3。

所述的金紅石型微波介質陶瓷按以下步驟制備：

(1)?將純度為99.9%以上的Ga₂O₃，Ta₂O₅,TiO₂的原始粉末按Ga_1-xTa_1-xTi_2xO₄化學式稱量配料;

(2)?將步驟（1）原料混合濕式球磨12小時，溶劑為蒸餾水，烘干后在1100℃大氣氣氛中預燒12小時；

(3)?在步驟（2）制得的粉末中添加粘結劑并造粒后，再壓制成型，最后在1280~1320℃大氣氣氛中燒結12~24小時；所述的粘結劑采用質量濃度為5%的聚乙烯醇溶液，劑量占粉末總質量的3%。

本發明制備的金紅石型微波介質陶瓷，其制備工藝簡單，具有較高品質因子(Qf~?30000?GHz)和較高的介電常數(30-40)，同時諧振頻率溫度系數在±10ppm/℃之內正負可調，可滿足介質諧振器和濾波器應用要求。

附圖說明

圖1是實施例1、2、3和4的X射線衍射圖譜。

具體實施方式

表1示出了構成本發明的不同組成的4個具體實施例及其微波介電性能。其制備方法如上所述，用粉末X射線衍射法對燒結后的陶瓷試樣進行物相分析,?圖1是實施例1、2、3和4的X射線衍射圖譜，結果表明都形成了單一的金紅石型物相。用圓柱介質諧振器法進行微波介電性能的評價。

本發明決不限于以上實施例。組成與燒結溫度的上下限、區間取值都能實現本發明，在此不一一列舉實施例。

本陶瓷可廣泛用于各種介質基板、諧振器和濾波器等微波器件的制造，可滿足移動通信、衛星通信等系統的技術需要。

表1：