[發明專利]微波介質陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 201310720217.5
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103833351A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 馬才兵;方靜;肖利蒙;付振曉
• 申請（專利權）人: 廣東國華新材料科技股份有限公司;廣東風華高新科技股份有限公司
• 主分類號: C04B35/465
• 分類號: C04B35/465;C04B35/622
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

技術領域

本發明屬于電子材料與元器件領域，尤其涉及一種微波介質陶瓷及其制備方法。

背景技術

微波介質材料是最近20年來迅速發展起來的一種新型功能電子陶瓷材料。它是濾波器、雙工器、諧振器及介質波導回路等微波器件中的關鍵材料，被廣泛應用于衛星通信、移動通信、電子對抗及機載通信等微波通信設備中，是當前介質材料的熱點之一。

隨著微波通信的高速發展，要求介質材料在微波頻段擁有如下性能：（1）很高的品質因素，Q*f值高；（2）穩定的溫度特性，溫漂τ_f盡可能的接近0；（3）在微波頻點有較大的介電常數ε_r。溫漂特性是介電常數和材料熱脹冷縮共同作用的后果。在某些雙工器和濾波器中使用的是Al金屬腔體，金屬腔體的溫漂為負值，要求要用溫漂為0～+10ppm/℃的介質材料，才能滿足某些雙工器和濾波器的嚴苛要求。

傳統的應用在高頻通信中的低介電常數材料是Ba(Mg_1/3Ta_2/3)O₃，因為其高昂的原材料價格和嚴苛的制備工藝條件，導致其價格非常昂貴，而低價格高性能是市場永恒的追求。

發明內容

鑒于此，有必要提供一種微波介電性能較好且價格較低的微波介質陶瓷及其制備方法。

一種微波介質陶瓷，包括主晶相，所述主晶相的化學表達式為Mg_2-2xCa_xTiO_4-x，其中，0.05≤x≤0.2。

在其中一個實施例中，還包括助燒劑，所述助燒劑為BaO-CuO-H₃BO₃，所述助燒劑與所述主晶相的質量比為0.0025～0.02:1。

一種微波介質陶瓷的制備方法，包括如下步驟：

按照主晶相的化學表達式為Mg_2-2xCa_xTiO_4-x的化學計量比稱取氧化鎂、碳酸鈣和二氧化鈦，混合后濕磨，經干燥，再于1000℃～1200℃煅燒2小時～4小時，得到主體粉體，其中，0.05≤x≤0.2；及

將所述主體粉體濕磨，干燥后加入粘合劑，經造粒后成型，再于1380℃～1420℃燒結2小時～5小時，得到微波介質陶瓷。

一種微波介質陶瓷的制備方法，包括如下步驟：

按照主晶相的化學表達式為Mg_2-2xCa_xTiO_4-x的化學計量比稱取氧化鎂、碳酸鈣和二氧化鈦，濕磨，經干燥，再于1000℃～1200℃煅燒2小時～4小時，得到主體粉體，其中，0.05≤x≤0.2；及

將所述主體粉體與助燒劑混合濕磨，干燥后加入粘合劑，經造粒后成型，再于1250℃～1350℃燒結2小時～5小時，得到微波介質陶瓷，其中，所述助燒劑為BaO-CuO-H₃BO₃，所述助燒劑與所述主體粉體的質量比為0.0025～0.02:1。

在其中一個實施例中，將所述主體粉體與所述助燒劑混合濕磨之前，還包括所述助燒劑的制備步驟：按照氧化鋇、氧化銅和硼酸的質量百分含量分別為5%～20%、10%～30%和50%～70%混合，濕磨，然后干燥，得到混合粉體，將所述混合粉體于1250℃～1350℃熔融10分鐘～30分鐘，得到所述助燒劑。

在其中一個實施例中，將所述氧化鋇、氧化銅和硼酸混合，濕磨后的干燥步驟中采用的設備是微波干燥機。

在其中一個實施例中，將所述混合粉體熔融之前還包括對干燥后的所述混合粉體過200目～300目篩的步驟。

在其中一個實施例中，將所述混合粉體熔融之后，還包括使用去離子水對熔融的產物進行萃取的步驟。

在其中一個實施例中，將所述主體粉體與所述助燒劑混合濕磨之前，還包括對所述助燒劑依次過40目篩和200目篩的步驟。

在其中一個實施例中，所述粘合劑的質量為所述主體粉體與所述助燒劑的總質量的1.5%；所述粘合劑為聚乙烯醇、石蠟或乳膠。

上述微波介質陶瓷沒有使用價格昂貴的金屬元素，從而降低了成本，進一步地降低了微波介質陶瓷的價格；上述微波介質陶瓷的溫漂τ_f在-9.17～+8.8ppm/℃可調，溫度特性穩定，品質因數Q*f在47500以上，即損耗低，且介電常數ε_r在18～25.2可調，因此，上述微波介質陶瓷的價格較低且具有較好的微波介電性能。