微波介质陶瓷组合物及其制备方法和应用、微波介质陶瓷及其制备方法和应用、微波器件技术

本发明专利技术涉及电子陶瓷领域，具体而言，提供了一种微波介质陶瓷组合物及其制备方法和应用、微波介质陶瓷及其制备方法和应用、微波器件。所述微波介质陶瓷组合物包括以下含量的各组分：主料90‑99.5wt％和添加剂0.5‑10wt％；主料包括：Mg

Microwave dielectric ceramic composition and its preparation method and application, microwave dielectric ceramic and its preparation method and application, microwave device

【技术实现步骤摘要】
微波介质陶瓷组合物及其制备方法和应用、微波介质陶瓷及其制备方法和应用、微波器件
本专利技术涉及电子陶瓷领域，具体而言，涉及一种微波介质陶瓷组合物及其制备方法和应用、微波介质陶瓷及其制备方法和应用、微波器件。
技术介绍
微波介质陶瓷是近三十多年来发展起来的一种新型的功能陶瓷材料，它是指应用于微波频率(主要是300MHz～30GHz频段)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料，是制造微波介质滤波器和谐振器的关键材料。微波介质陶瓷具有较高的介电常数、较低的介电损耗和温度系数小等优良性能，能满足微波电路小型化、集成化、高可靠性和低成本的使用要求，适用于制造多种微波元器件。随着移动通信技术的发展，微波介质陶瓷已成为高技术陶瓷研究的重点项目之一。微波介质陶瓷广泛应用于通讯领域，随着通讯技术的发展，特别是微波通讯技术，例如，在5G微波通讯技术，对于微波介质陶瓷要求越来越高，对介质滤波器、微波天线使用要求更苛刻。国内外很多关于微波介质材料及微波介质陶瓷的研究，也有很多相关的专利，微波介质及陶瓷系列化产品众多，但大部分都是基于2-4G及以前的技术要求，包括测试要求或应用环境。对于5G移动通信的关键技术主要体现在无线传输技术和网络技术两方面，前者主要包括大规模天线阵列、超密集组网、新型多址和全频谱接入等技术，后者主要有自组织网络(SON)、软定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(VNF)等，对于微波器件要求有更高的可靠性。应用于微波通信系统中的滤波器，要求它的性能稳定，插入损耗低，体积小，价格低廉。高性能的微波介质材料是谐振器型滤波器的核心，在微波通信系统中，对微波介质材料的主要性能的要求如下：1)高介电常数。微波介质滤波器是由介质谐振器制成的，介质谐振器的谐振频率和电介质材料的介电常数及谐振器的谐振尺寸有关。换个角度来说，就是在某个特定的频率下，谐振器的尺寸与电介质材料的介电常数有关：电介质材料的介电常数越大，所需要的电介质陶瓷块体就越小，谐振器的尺寸也就越小。2)高的品质因数。滤波器的一个重要要求是插入损耗低，微波材料的介质损耗是影响介质滤波器插入损耗的一个主要因素，而微波介质材料的Q值(品质因数)与介质损耗成反比关系，因此，使用高品质因数的微波介质材料，有利于降低微波介质滤波器的插入损耗。3)接近于零的频率温度系数。通信器件的工作温度不可能一成不变，如果微波介质材料的谐振温度频率变化较大，滤波器的载波信号在不同气温下就会漂移，从而影响设备的使用性能，这就要求材料的谐振频率不能随着温度的波动太大。目前，介电常数在20左右的微波介质材料体系主要有：Ba(Mn1/3Ta2/3)O3，MgTiO3·CaTiO3，Ca1+xSmyNd1-yAlO4等，其中Ba(Mn1/3Ta2/3)O3生产工艺控制条件严苛，生产成本高；MgTiO3·CaTiO3体系F*Q值偏低(≤60000)；而Ca1+xSmyNd1-yAlO4体系烧结温度偏高(＞1400℃)。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种微波介质陶瓷组合物，该陶瓷组合物主要采用MgxCa1-xSmAlO4为主料，并配合特定的添加剂，使其在烧结成瓷后不但具有中低介电常数、较高的F*Q值和接近零的频率温度系数，而且还能有效降低瓷体烧结温度，降低其生产成本。本专利技术的第二目的在于提供一种微波介质陶瓷组合物的制备方法。本专利技术的第三目的在于提供一种微波介质陶瓷组合物的应用。本专利技术的第四目的在于提供一种微波介质陶瓷。本专利技术的第五目的在于提供一种微波介质陶瓷的制备方法。本专利技术的第六目的在于提供一种微波介质陶瓷的应用。本专利技术的第七目的在于提供一种微波器件。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种微波介质陶瓷组合物，包括以下含量的各组分：主料90-99.5wt％和添加剂0.5-10wt％；主料包括：MgxCa1-xSmAlO4，其中0＜x＜0.4；添加剂包括：CaZrO3、Nb2O3、TiO2、NiO和Tb4O7。作为进一步优选的技术方案，所述微波介质陶瓷组合物包括以下含量的各组分：主料92-99wt％和添加剂1-8wt％；优选地，所述微波介质陶瓷组合物包括以下含量的各组分：主料92.5-97wt％和添加剂3-7.5wt％；优选地，CaZrO3的含量为0.1-0.6wt％；优选地，Nb2O3的含量为0.1-7wt％；优选地，TiO2的含量为0.1-5wt％；优选地，NiO的含量为0.1-1wt％；优选地，Tb4O7的含量为0.1-0.5wt％；优选地，添加剂还包括MoO3和/或LaAlO3；优选地，MoO3的含量为0-0.5wt％，不包括0；优选地，LaAlO3的含量为0-3wt％，不包括0。作为进一步优选的技术方案，所述微波介质陶瓷组合物的比表面积为4-8m2/g。第二方面，本专利技术提供了一种上述微波介质陶瓷组合物的制备方法，包括：将主料与添加剂混合，然后经任选的粉碎，得到所述微波介质陶瓷组合物。作为进一步优选的技术方案，主料采用以下方法制备得到：将主料用原料混合后煅烧，得到主料；优选地，主料用原料包括镁的化合物、钙的化合物、Sm2O3以及Al2O3；优选地，镁的化合物包括MgO、Mg(OH)2或MgCO3中的至少一种；优选地，钙的化合物包括CaO、Mg(OH)2或CaCO3中的至少一种；优选地，各主料用原料的比表面积各自独立的为8-15m2/g；优选地，各添加剂的粒径均低于300nm；优选地，煅烧温度为1150-1250℃，煅烧时间为2-5h。第三方面，本专利技术提供了一种上述微波介质陶瓷组合物或采用上述制备方法得到的微波介质陶瓷组合物在制备微波介质陶瓷中的应用。第四方面，本专利技术提供了一种采用上述微波介质陶瓷组合物或采用上述制备方法得到的微波介质陶瓷组合物制得的微波介质陶瓷。第五方面，本专利技术提供了一种微波介质陶瓷的制备方法，包括：将上述微波介质陶瓷组合物或采用上述制备方法得到的微波介质陶瓷组合物依次经造粒、成型和烧结，得到微波介质陶瓷；优选地，造粒所用粘结剂包括PVA、PEG和丙烯酸；优选地，造粒后所得颗粒中PVA、PEG和丙烯酸的总含量为2-5wt％；优选地，烧结温度为1250-1400℃。第六方面，本专利技术提供了一种上述微波介质陶瓷或采用上述方法制备得到的微波介质陶瓷在制备微波器件中的应用；优选地，所述微波器件包括微波滤波器或微波天线。第七方面，本专利技术提供了一种微波器件，包括上述微波介质陶瓷或采用上述方法制备得到的微波介质陶瓷；优选地，所述微波器件包括微波滤波器或微波天线。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的微波介质陶瓷组合物主要采用MgxCa1-xSmAlO4(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波介质陶瓷组合物，其特征在于，包括以下含量的各组分：主料90-99.5wt％和添加剂0.5-10wt％；/n主料包括：Mg

【技术特征摘要】
1.一种微波介质陶瓷组合物，其特征在于，包括以下含量的各组分：主料90-99.5wt％和添加剂0.5-10wt％；
主料包括：MgxCa1-xSmAlO4，其中0＜x＜0.4；
添加剂包括：CaZrO3、Nb2O3、TiO2、NiO和Tb4O7。


2.根据权利要求1所述的微波介质陶瓷组合物，其特征在于，所述微波介质陶瓷组合物包括以下含量的各组分：主料92-99wt％和添加剂1-8wt％；
优选地，所述微波介质陶瓷组合物包括以下含量的各组分：主料92.5-97wt％和添加剂3-7.5wt％；
优选地，CaZrO3的含量为0.1-0.6wt％；
优选地，Nb2O3的含量为0.1-7wt％；
优选地，TiO2的含量为0.1-5wt％；
优选地，NiO的含量为0.1-1wt％；
优选地，Tb4O7的含量为0.1-0.5wt％；
优选地，添加剂还包括MoO3和/或LaAlO3；
优选地，MoO3的含量为0-0.5wt％，不包括0；
优选地，LaAlO3的含量为0-3wt％，不包括0。


3.根据权利要求1或2所述的微波介质陶瓷组合物，其特征在于，所述微波介质陶瓷组合物的比表面积为4-8m2/g。


4.权利要求1-3任一项所述的微波介质陶瓷组合物的制备方法，其特征在于，包括：将主料与添加剂混合，然后经任选的粉碎，得到所述微波介质陶瓷组合物。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，主料采用以下方法制备得到：将主料用原料混合后煅烧，得到主料；
优选地，主料用原料包括镁的化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨彬，付清波，杨月霞，应红，刘光明，宋锡滨，
申请(专利权)人：山东国瓷功能材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37