[發(fā)明專利]一種具有超高Q值微波介質(zhì)材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810403478.7
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN110407579B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜少虎;張奕;姚曉剛;任海深;黨明召;彭海益;謝天翼;林慧興
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622;C03C3/14
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優(yōu)麗

本發(fā)明提供一種具有超高Q值微波介質(zhì)材料及其制備方法，所述微波介質(zhì)材料的化學(xué)組成為(1?x)BMT?xG，所述BMT為含有Ba、Mg和Ta元素的微波介質(zhì)材料，G為含有Ba、B、Mg、Zn、Ti五種氧化物成分的玻璃組分，0.1 wt%≤x≤2 wt%。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是涉及一種具有超高Q值的微波介質(zhì)材料及其制備方法，屬于陶瓷材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微波介質(zhì)陶瓷是指應(yīng)用于微波頻段(300MHz～3000GHz)中起到集總元件功能或者其它絕緣等功能的一種功能陶瓷，它不僅能作為微波電路中的絕緣基片材料，也是制作介質(zhì)諧振器、濾波器等微波功能器件的關(guān)鍵材料，為近年來高速發(fā)展的一種新型功能材料。微波介質(zhì)陶瓷具有介電常數(shù)可調(diào)、品質(zhì)因素高、頻率溫度適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、移動通訊等微波通信領(lǐng)域。

隨著移動5G通訊和衛(wèi)星通訊技術(shù)的發(fā)展，通訊頻率逐漸提高、帶寬增大，傳統(tǒng)的腔體濾波器等器件已不能滿足微波通信設(shè)備的性能要求，微波介質(zhì)器件的發(fā)展對介質(zhì)材料提出了更高的要求。根據(jù)器件的設(shè)計(jì)要求，合適的介電常數(shù)能夠滿足器件尺寸和頻率的設(shè)計(jì)要求，較高的Q值增強(qiáng)器件的選頻特性，而近零的頻率溫度系數(shù)能夠提高器件的適應(yīng)性，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。而對于Ba(Mg_1/3Ta_2/3)O₃介質(zhì)陶瓷，由于其具有優(yōu)異的微波介電性能，被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信等高端領(lǐng)域；但是該材料系統(tǒng)具有典型的制備難的特點(diǎn)，燒結(jié)溫度高(＞1700℃)、保溫時間長，由此造成材料成分揮發(fā)、性能的下降、成品率低等問題。

目前，制備Ba(Mg_1/3Ta_2/3)O₃陶瓷有固相反應(yīng)法、溶膠凝膠法、水熱法等各種方法，傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法多存在工藝性差、性能調(diào)控難等問題，溶膠凝膠法、水熱法等存在成本高、產(chǎn)出率低等問題，因而開發(fā)工藝簡單、可控性好的制備高性能Ba(Mg_1/3Ta_2/3)O₃陶瓷方法成為研究的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明提供了一種介電常數(shù)23～26，超高Q·f＞150000，諧振頻率溫度系數(shù)-5～10ppm/℃連續(xù)可調(diào)，成本低，且易于大批量生產(chǎn)的高性能Ba(Mg_1/3Ta_2/3)O₃微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法。

一方面本發(fā)明提供了一種具有超高Q值的微波介質(zhì)材料，所述微波介質(zhì)材料的化學(xué)組成為(1-x)BMT-xG，其中BMT為含有Ba、Mg和Ta元素的微波介質(zhì)材料，G為含有Ba、B、Mg、Zn、Ti五種元素氧化物的玻璃組分，0.1wt％≤x≤2wt％。

較佳地，所述BMT的組成包括BaO、MgO和Ta₂O₅，所述BaO、MgO和Ta₂O₅的摩爾比為(48～50)：(17～18)：(16.5～17.5)，優(yōu)選為3:1:1。

較佳地，所述G的組成包括：20～60wt％BaO、10～30wt％B₂O₃、20～50wt％MgO、10～35wt％ZnO和1～9wt％TiO₂，各組成的質(zhì)量百分比之和為100％。

較佳地，所述微波介質(zhì)材料的介電常數(shù)為23～26，諧振溫度系數(shù)為-5～10ppm/℃和Q·f值＞150000。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種如上所述的具有超高Q值的微波介質(zhì)材料的制備方法，將BMT粉體和G粉體按照化學(xué)組成(1-x)BMT-xG混合，再經(jīng)球磨、造粒和成型后，先升溫至1550～1600℃下保溫4～6小時，再降溫至1300～1350℃下保溫4～6小時，得到所述具有超高Q值的微波介質(zhì)材料。