一种中介高Q微波介质陶瓷材料及其制备方法技术

一种中介高Q微波介质陶瓷材料及其制备方法，该微波介质陶瓷材料包括陶瓷基料，所述陶瓷基料的化学式为(1‑x)Ca

A high Q microwave dielectric ceramic material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种中介高Q微波介质陶瓷材料及其制备方法
本专利技术属于电子陶瓷材料领域，尤其是涉及一种中介高Q微波介质陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
微波介质陶瓷是指应用于微波频段电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，在现代通讯中被广泛作为谐振器、滤波器等元器件，在军事雷达、飞机、移动通讯等方面均有广泛应用。近年来，随着5G通信技术的兴起和迅速发展，对器件要求越来越高，小型化、高频化、低成本化、环境友好化，是未来的发展方向。具体对微波介质材料性能要求来看，介电常数可选，品质因数高，温度稳定性好。在众多微波介质材料中，中介电常数(20≤εr≤70)微波介质材料一直是应用和研究的热点。已有的报道中，介电常数在20左右的微波介质材料有MgTiO3-CaTiO3体系；Ba(Mg1/3Ta2/3)O3体系；MRAlO4体系，M为碱土金属元素如Ca，Sm，R为稀土元素如Sm，Nd等。介电常数在30左右的有MgTiO3-CaTiO3体系。介电常数在37左右的有BaTi4O9体系，(Zr，Sn)TiO4体系。介电常数45左右的有MTiO3-LnA1O3体系，M为Sr，Ca；Ln为La，Nd，Sm。上述几种介电常数的材料，研究众多，较为成熟。随着介质滤波器，介质隔离器的发展需要，介电常数为50左右的微波介质材料研究也越来越多。中国专利公开号CN105000884A报道了一种微波介质陶瓷材料的制备方法，其主要内容是：合成主晶相为xCaTiO3-(1-x)ReAO3；Re为La，Nd，Sm；A为Al或Ga；该专利技术虽然能做到介电常数50，但其对应的频率温度系数较高大于10ppm/℃，且含有价格昂贵的Nd2O3原料，烧结温度太高在1450℃～1550℃。中国专利CN109437901A报道了一种微波介质材料的制备方法，采用的是Ca1-z(Li0.5Sm0.5)zTiO3-xLa1-ySmyAlO3体系材料，该专利技术对应的介电常数为50的材料，品质因数Q*f值为30400，但频率温度系数过高达到89ppm/℃。中国专利公开号CN105060892A采用0.38ZnZrTa2O8+0.62TiO2组和，可以制备介电常数为50～55的微波介质材料，但其Q*f值不算太高，普遍小于25000，并且使用的Ta2O5原料价格很高。可见，目前介电常数为50的微波介质材料要实现批量商用化，主要技术问题有：原材料成本较高，烧结温度偏高，频率温度系数偏大等。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种微波介质材料，满足介电常数在45～55且连续可调，且Q*f值较高，温度系数近零等性能。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种中介高Q微波介质材料，包括陶瓷基料，所述陶瓷基料的化学表达式为(1-x)Ca0.95Sr0.05[(Zn1/3Nb2/3)yTi1-y]O3-xLa0.7Sm0.3AlO3，其中，x、y均代表摩尔分数，且0.20＜x＜0.35，0.15≤y≤0.3。进一步地，还包括改性剂和烧结助剂。进一步地，还包括改性剂MnO2，所述陶瓷基料与所述改性剂MnO2的质量比为1:0.005～1:0.01。进一步地，所述改性剂MnO2的纯度≥99％，粒度约为0.05～0.5μm。进一步地，还包括烧结助剂B2O3，所述陶瓷基料和所述烧结助剂B2O3的质量比为1:0.01～1:0.02。一种所述的中介高Q微波介质材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照化学表达式(1-x)Ca0.95Sr0.05[(Zn1/3Nb2/3)yTi1-y]O3-xLa0.7Sm0.3AlO3中各元素的摩尔比对CaCO3、SrCO3、ZnO、Nb2O5、TiO2、La2O3、Sm2O3、Al2O3进行混合，其中，0.20＜x＜0.35，0.15≤y≤0.3，混合后进行球磨、烘干、过筛，然后再进行煅烧，得到陶瓷基料；(2)按照所述陶瓷基料和改性剂MnO2质量比为1:0.005～1:0.01，所述陶瓷基料和烧结助剂B2O3质量比为1:0.01～1:0.02的配比，将所述陶瓷基料和所述改性剂MnO2、所述烧结助剂B2O3进行球磨，混合均匀，然后烘干、造粒、过筛，压制成型，最后烧结得到所述微波介质陶瓷材料。进一步地，步骤(2)中控制球磨后的粉体粒度为0.5-1.0μm。进一步地，步骤(1)中的球磨时间为3～8h；进一步地，步骤(1)中的烘干温度为100℃～150℃；进一步地，步骤(1)中的过筛为过60目筛；进一步地，步骤(1)中焙烧过程为在1200℃～1260℃下煅烧保温4～10h。进一步地，步骤(2)中的球磨时间为3～8h；进一步地，步骤(2)中的烘干温度为100℃～150℃；进一步地，步骤(2)中的过筛为过双层筛，分别为60目筛和120目筛，取60目筛下120目筛上的粉体颗粒；进一步地，步骤(2)中的烧结温度为1350～1450℃下保温6～12h。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供了一种微波介质陶瓷材料及其制备方法，该微波介质陶瓷材料的陶瓷基料的化学式为(1-x)Ca0.95Sr0.05[(Zn1/3Nb2/3)yTi1-y]O3-xLa0.7Sm0.3AlO3，其中，0.20＜x＜0.35，0.15≤y≤0.3。基于上述化学式配比，得到所述陶瓷基料后，掺入改性剂MnO2、烧结助剂B2O3进行二次球磨，之后造粒、压制、烧结，可制备得到微波介质陶瓷。实验表明，本专利技术的微波介质陶瓷材料是一种中介电常数高Q温度稳定型微波介质陶瓷，其相对介电常数为45～55，损耗较低(Q*f值＞30000GHz)，谐振频率温度系数近零可以调整(-10ppm/℃～+10ppm/℃)。同时本专利技术的原料价廉易得，无毒环保，制备工艺简单，无需特殊设备和苛刻工艺条件，可直接用于工业化生产，为微波介质滤波器，隔离器器件的设计制造提供了更多的选择性可能，在通信产业中具有较大应用价值。附图说明图1A是实施例9制备的微波介质陶瓷表面SEM图。图1B是实施例9制备的微波介质陶瓷截面SEM图。图2A是对比例2制备的微波介质陶瓷表面SEM图。图2B是对比例2制备的微波介质陶瓷截面SEM图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。在一种实施例中，一种高Q微波介质陶瓷材料，包括陶瓷基料，该陶瓷基料的化学表达式为(1-x)Ca0.95Sr0.05[(Zn1/3Nb2/3)yTi1-y]O3-xLa0.7Sm0.3AlO3，其中，0.20＜x＜0.35，0.15≤y≤0.3。在优选的实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中介高Q微波介质材料，包括陶瓷基料，其特征在于，所述陶瓷基料的化学表达式为(1-x)Ca

【技术特征摘要】
1.一种中介高Q微波介质材料，包括陶瓷基料，其特征在于，所述陶瓷基料的化学表达式为(1-x)Ca0.95Sr0.05[(Zn1/3Nb2/3)yTi1-y]O3-xLa0.7Sm0.3AlO3，其中，x、y均代表摩尔分数，且0.20＜x＜0.35，0.15≤y≤0.3。


2.根据权利要求1所述的微波介质材料，其特征在于，还包括改性剂和烧结助剂。


3.根据权利要求1或2所述的微波介质材料，其特征在于，还包括改性剂MnO2，所述陶瓷基料与所述改性剂MnO2的质量比为1:0.005～1:0.01。


4.根据权利要求3所述的微波介质材料，其特征在于，所述改性剂MnO2的纯度≥99％，粒度约为0.05～0.5μm。


5.根据权利要求1至4任一项所述的微波介质材料，其特征在于，还包括烧结助剂B2O3，所述陶瓷基料和所述烧结助剂B2O3的质量比为1:0.01～1:0.02。


6.一种如权利要求1至5任一项所述的中介高Q微波介质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照化学表达式(1-x)Ca0.95Sr0.05[(Zn1/3Nb2/3)yTi1-y]O3-xLa0.7Sm0.3AlO3中各元素的摩尔比对CaCO3、SrCO3、ZnO、Nb2O5、TiO2、La2O3、Sm2O3、Al2O3进行混合，其中，0.20＜x＜0.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭虎，聂敏，刘剑，
申请(专利权)人：深圳顺络电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44