[發明專利]中介高抗熱震微波介質陶瓷材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110607595.7
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113354411A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 司峰;黃慶煥;葉榮;顧國治
• 申請（專利權）人: 摩比天線技術（深圳）有限公司;摩比科技（深圳）有限公司;摩比通訊技術（吉安）有限公司;摩比科技（西安）有限公司;深圳市晟煜智慧網絡科技有限公司;西安摩比天線技術工程有限公司
• 主分類號: C04B35/49
• 分類號: C04B35/49;C04B35/622
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙) 44312
• 代理人: 廖厚琪

本發明提供了一種中介高抗熱震微波介質陶瓷材料及其制備方法，包括質量分數為90?99.5wt％的基料和質量分數為0.5?10wt％的改性添加劑，所述基料的化學式為(Zr_xSn_1?x)TiO₄，其中0.6≤x≤1。本發明提供的微波介質陶瓷材料的抗熱震溫差可達到200℃以上，滿足5G基站用微波介質的實際使用需求，同時仍保持了優異的微波介電性能，且不含有Pb，Cd，Bi等揮發性有毒金屬，可應用與衛星通信、介質諧振器、濾波器、振蕩器等微波器件應用中，綠色環保無污染。

技術領域

本發明屬于電子信息功能材料與器件技術領域，涉及適用于微波和毫米波頻段的電子器件用微波介質陶瓷材料，尤其涉及一種中介高抗熱震微波介質陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

萬物互聯時代，微波介質陶瓷在第五代移動通信市場(5G)中扮演著不可或缺的角色。介質濾波器和諧振器中的電磁波諧振發生在陶瓷介質材料內部，對微波介質陶瓷材料的性能提出了更高的要求：(1)適中的介電常數，高介電常數可實現器件的小型化，但過高的介電常數將影響器件的傳輸損耗，因此需要考慮器件的設計要求，選擇合適的介電常數。(2)高品質因數(Q)，Q值越高，通帶越窄，電路選擇性越好，濾波效果越好。(3)近零的諧振頻率溫度系數(τ_f)，實現器件的高穩定性和可靠性。再者，較大的τ_f會使設備在一些高緯度區域難以正常工作，因為這些地區的環境溫度可達-30℃。

(Zr_xSn_1-x)TiO₄(鋯錫鈦)陶瓷可通過固相反應法在一定比例范圍形成(Zr_0.8Sn_0.2)TiO₄相，呈現出優異的微波介電性能，但純(Zr_0.8Sn_0.2)TiO₄的燒結溫度較高(1400～1700℃)，即便如此高的溫度在常規燒結條件下也難以獲得致密的陶瓷材料。而由于陶瓷自身的脆性，其抵抗快速升降溫特性較差，也即抗熱震性差，器件出現開裂現象，導致失效，嚴重時甚至會導致介質陶瓷發生崩塌造成器件毀滅性破壞。而目前對微波介質陶瓷材料都在盡力追求高品質因數和穩定的頻率溫度特性，忽視了熱震條件下材料及其器件的可靠性。

發明內容

本發明針對現有技術的問題，提供了一種應用于5G通信領域的中介高抗熱震微波介質陶瓷材料及其制備方法，該陶瓷材料在保證優異微波介電性能的同時具備較高的抗熱震性能(200℃)。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

第一方面，本發明提供了一種中介高抗熱震微波介質陶瓷材料，包括質量分數為90-99.5wt％的基料和質量分數為0.5-10wt％的改性添加劑，所述基料的化學式為(Zr_xSn_1-x)TiO₄，其中0.6≤x≤1。

進一步地，所述改性添加劑包括ZnO、Ta₂O₅、MnO₂、BaO、MgO、Al₂O₃、SiO₂中的至少一種。

進一步地，所述改性添加劑由ZnO、Ta₂O₅、MnO₂、BaO、MgO、Al₂O₃、SiO₂組成，其中，各組分在所述微波介質陶瓷材料中占基料的質量分數分別為：ZnO為0.01-2wt％，Ta₂O₅為0.01-2.5wt％、MnO₂為0.01-1.5wt％、BaO為0.0-3wt％、MgO為0.01-3wt％、Al₂O₃為0.01-3.5wt％、SiO₂為0.01-3.5wt％。