[發明專利]一種高Q值微波介質陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110344158.0
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN112851333B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 舒國勁;龐錦標;竇占明;袁世逢;韓玉成;韓光學
• 申請（專利權）人: 中國振華集團云科電子有限公司
• 主分類號: C04B35/453
• 分類號: C04B35/453;C04B35/622;C04B35/638
• 代理公司: 貴陽中工知識產權代理事務所 52106
• 代理人: 楊成剛

一種高Q值微波介質陶瓷材料，分子式為Li₂Zn₃Ti_4(1?x)(Mg_1/3A_2/3)_4xO₁₂，其中：A為Nb或Ta，0.1≤x≤0.3。以Li₂Zn₃Ti₄O₁₂微波介質陶瓷材料為主體，以同價位離子取代固溶為出發點，采用離子半徑相近且價位相同的(Mg_1/3A_2/3)⁴⁺離子置換所述Li₂Zn₃Ti₄O₁₂中的Ti⁴⁺離子，形成所述Li₂Zn₃Ti_4(1?x)(Mg_1/3A_2/3)_4xO₁₂微波介質陶瓷材料，品質因數為109304GHz～139380GHz。解決了現有微波介質陶瓷材料諧振頻率溫度系數較大、溫度穩定性較差、品質因數低、工作高頻選擇性低的問題。應用于陶瓷電容器、微波基板等領域。

技術領域

本發明屬于電子元器件領域，具體來說，屬于微波電子元器件領域，更進一步來說，屬于微波電子元器件陶瓷材料領域。

背景技術

微波介質陶瓷(MWDC)是指應用于微波頻段(300MHz～300GHz)電路中作為介質材料并完成一種或多種功能的陶瓷材料。在微波電子元器件中，微波介質陶瓷作為制作微波諧振器和濾波器的關鍵材料，其理想的性能體現在：以高介電常數實現器件的體積小型化、以高品質因數(即高Q值)保證器件的工作高頻化和提高選擇性、以近零的諧振頻率溫度系數來保證器件的工作穩定性。目前，廣泛采用的微波介質陶瓷材料雖然在性能上滿足一些電子元器件的使用要求，但隨著現代電子信息技術不斷升級(如5G技術)，各種移動通訊設備更新換代和普及，電子元器件集成化、高頻化、小型化、輕量化和便攜化發展已成必然趨勢。

Li₂Zn₃Ti₄O₁₂雖然具有優異的微波介電性能：ε_r＝20.6，Q×f＝106000GHz，τ_f＝-48ppm/℃，且燒結致密化溫度也較低(1075℃/2h)(h代表小時)，是一種很有前景的微波介質陶瓷材料，然而其較負的溫度系數限制了其在一些方面(如：高頻、較高溫度工作環境穩定等方面)的應用，為了進一步擴寬其應用的范圍，在調節溫度系數的同時提高品質因素，在現代微波電子通訊領域具有良好的工程和商業價值。

目前，調節材料的諧振頻率溫度系數可大致總結為2類：(1)與具有相反諧振頻率溫度系數的材料復合形成復相陶瓷材料；(2)采用離子半徑相近且價位相同的離子進行置換形成固溶體。其中方法(1)雖然較常用，方法簡單，但是其往往會不同程度的降低材料的品質因素。研究表明，(Mg_1/3A_2/3)⁴⁺(其中A為Nb或Ta)具有與Ti⁴⁺相近的離子半徑，采用(Mg_1/3A_2/3)⁴⁺(其中A為Nb或Ta)部分取代Ti⁴⁺形成固溶體不僅調節溫度系數的同時還可以一定程度的提高材料的品質因素。因此，采用(Mg_1/3A_2/3)⁴⁺(其中A為Nb或Ta)部分取代Ti⁴⁺，開發一種高Q值、信號響應快、介電常數可調、損耗低、溫度穩定性好、成本低的微波介質陶瓷材料具有十分重要的意義。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的是：解決現有微波介質陶瓷材料諧振頻率溫度系數較大、溫度穩定性較差、工作高頻選擇性低的問題。