[發明專利]一種硅酸鎂基微波介質陶瓷材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010011602.2
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111138176B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 楊月霞;楊彬;應紅;付清波;劉光明;宋錫濱
• 申請（專利權）人: 山東國瓷功能材料股份有限公司
• 主分類號: C04B35/20
• 分類號: C04B35/20;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/64
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 杜瑞鋒

本發明屬于微波介質陶瓷材料技術領域，具體涉及一種硅酸鎂基微波介質陶瓷材料，并進一步公開其制備方法。本發明所述硅酸鎂基微波介質陶瓷材料，以Mg₂SiO₄、Ba(Zn_1/3Nb_2/3)O₃和TiO₂為原料，并添加有助燒作用的氧化物或者碳酸鹽作為添加劑進行制備。本發明所述硅酸鎂基微波介質陶瓷材料隨著溫度變化材料的穩定性變好，材料品質因數較高，介電常數在8?20；同時，材料在毫米波頻段下也具有較好的介電性能，滿足新型毫米波器件的使用要求；并且材料的燒結溫度從1450℃降低至1340?1370℃，易于大批生產。

技術領域

本發明屬于微波介質陶瓷材料技術領域，具體涉及一種硅酸鎂基微波介質陶瓷材料，并進一步公開其制備方法。

背景技術

微波介質陶瓷是指應用于微波頻段(主要是UHF、SHF頻段，300MHz-300GHz)電路中作為介質材料并完成一種或多種功能的陶瓷，其具有高介電常數、低介電損耗、低諧振頻率溫度系數等優良性能，是諧振器、濾波器、雙工器、天線、穩頻振蕩器、波導傳輸線等器件的重要組成元件，可廣泛應用于個人便攜式移動電話、微波基站、車載電話、衛星通訊、軍用雷達等眾多領域。尤其是近年來，隨著通訊技術的迅速發展，對微波器件的需求量也日益增長。尤其是隨著5G時代的到來，微波介質陶瓷器件因為能夠做到更加小型化和集成化，以及生產成本更低而受到越來越多的關注與發展，這成為近年來國內外對微波介質材料研究領域的一個熱點方向。

現有研究表明，實現微波介質陶瓷器件性能的關鍵即是基于微波介質陶瓷材料的性能，而不同的應用領域雖然都要求材料具有高的品質因數和穩定性，但由于應用方向及頻段不同，對微波介質陶瓷材料的介電常數要求不同。通常說的低介電常數微波介質陶瓷材料是指介電常數在20-30之間的陶瓷材料，對于介電常數更低(如介電常數小于20)的陶瓷材料則報導相對較少。但此類低介電微波陶瓷材料可廣泛的應用于衛星通訊、導彈遙控和GPS天線等高端毫米波微波器件中。通信技術的發展要求微波介質陶瓷材料的性能進一步提高，而低介電常數微波介質陶瓷材料是構成毫米波無線通信器件的關鍵材料，因而國內外對它的相關研究報導越來越多。介電常數小于20的常用材料體系包括Al2O₃、Zn₂SiO₄、Mg₂SiO₄等，尤其是Mg₂SiO₄體系因具有合適的介電常數，高的品質因數等優勢受到廣泛應用。但是Mg₂SiO₄體系材料由于諧振頻率溫度系數高(-60ppm/℃)、燒結溫度高而使其應用受到限制。

因此，如何有效降低硅酸鎂體系材料的諧振頻率溫度系數及燒結溫度，進而開發一種諧振頻率溫度系數適宜、使用性能穩定、且燒結溫度低、便于實現工業化生產的硅酸鎂基微波介質陶瓷材料具有積極的意義。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于提供一種硅酸鎂基微波介質陶瓷材料，以解決現有技術中Mg₂SiO₄體系材料諧振頻率溫度系數高、燒結溫度高的問題；

本發明所要解決的第二個技術問題在于提供上述硅酸鎂基微波介質陶瓷材料的制備方法和應用。

為解決上述技術問題，本發明所述的一種硅酸鎂基微波介質陶瓷材料，其制備原料包括基體材料以及添加劑；其中，

所述基體材料以其總量計，包括如下質量含量的組分：

Mg₂SiO₄ 70-95wt％；

Ba(Zn_1/3Nb_2/3)O₃ 5-20wt％；