一种中介高Q值微波介质陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种中介高Q值微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷是由主料和辅料烧结而成，主料的组成表达式为aSrTiO3‑

【技术实现步骤摘要】
一种中介高Q值微波介质陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电子功能陶瓷材料及其制备
，涉及一种中介高Q值微波介质陶瓷的制备方法。

技术介绍

[0002]微波介质陶瓷材料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材料。微波介质陶瓷作为一种新型电子材料，在现代通信中被用作谐振器、滤波器、介质基片、介质天线、介质导波回路等。
[0003]随着5G在全球的快速推广，陶瓷介质滤波器相对于金属谐振腔滤波器具有体积小、损耗低、价格优、质量轻等优势，因此成为5G基站滤波器的主流，但这也对介质滤波器提出了更高的要求。一方面，由于大多数5G网络部署在毫米波频段，必然会带来更大的信号衰减，因此，滤波器需要有更大的功率容量来提高信号强度，这离不开高品质因数的支持。另一方面，由于大规模MIMO在5G中的应用，信道数量的激增导致了更高的设备集成度，这意味着需要进一步增大介电常数以减小设备尺寸。此外，考虑到许多地区的夏季温度往往高于40℃，滤波器应具有更大的工作温度范围。为此需要开发一系列适合于5G基站滤波器的电子材料。中等介电常数、高品质因数且工作稳定性较好的微波介质陶瓷正是解决目前5G基站建设瓶颈的关键材料。
[0004]目前，中等介电常数、高品质因数的微波介质陶瓷主要是以Ba2Ti9O
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、BaTi4O9和(Zr,Sn)TiO4及MTiO3‑
LnNO3(M＝Sr，Ca；Ln＝La，Nd，Sm，N＝Ga，Al)等微波介质材料为主。Ba2Ti9O
20/>、BaTi4O9和(Zr,Sn)TiO4研究较早，并且研究的非常系统，但这些陶瓷的介电常数偏低(通常ε
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≤40)，不利于器件的小型化趋势。在MTiO3‑
LnNO3体系中，目前报道的CaTiO3‑
LaAlO3、CaTiO3‑
SmAlO3材料其介电常数在40以上，品质因数在40000GHz左右，仍需进一步提高品质因数以改善滤波器的选频特性；SrTiO3‑
LaGaO3品质因数较高，但介电常数在40以下，不利于器件的小型化，同时Ga2O3的成本是Al2O3的数倍之多。因此，在MTiO3‑
LnNO3体系中获得一种介电常数在40以上，品质因数较高且易于批量生产的低成本微波介质陶瓷，不仅具有重要的社会效益而且具有显著的经济效益。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种中介高Q值微波介质陶瓷及其制备方法。该陶瓷材料介电常数在40以上，品质因数较高，谐振频率温度系数优异，具有广泛的应用前景，且制备原料无毒、价格低廉、制备工艺简单。
[0006]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种中介高Q值微波介质陶瓷，是由主料或者主料及辅料烧结而成，主料的组成表达式为aSrTiO3‑
bLaAlO3，其中，a、b分别代表摩尔比；其中，0.5≤a≤0.6，0.4≤b≤0.5，a+b＝1，辅料为Y2O3或Ga2O3，其中Y2O3相对于主料的质量分数为0.1％～0.5％，Ga2O3相对于主料的质量分数为0.5％～2.5％优选1.5％～2.0％。
[0008]本专利技术还提供了一种中介高Q值微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)获得微波介质陶瓷的主料：按照组成表达式aSrTiO3‑
bLaAlO3的摩尔比对SrTiO3、LaAlO3进行分别称量配料，获得主料；其中，在aSrTiO3‑
bLaAlO3中，a、b分别代表摩尔比；其中，0.5≤a≤0.6，0.4≤b≤0.5，a+b＝1；
[0010](2)制备该中介高Q值微波介质陶瓷：相对于主料的质量，按照质量分数分别称取辅料Y2O3或Ga2O3，将主料和辅料进行混合，然后充分球磨，再经过烘干、造粒和过筛，将过筛后的混合粉料压制成型，最后排胶、烧结得到该中介高Q值微波介质陶瓷；其中，Y2O3相对于主料的质量分数为0.1％～0.5％，Ga2O3相对于主料的质量分数为0.5％～2.5％。
[0011]作为本专利技术制备方法优选的技术方案，步骤(2)种的烧结过程是在1520～1640℃下烧结4～6小时。
[0012]作为本专利技术制备方法优选的技术方案，步骤(2)中所述的造粒是将烘干后的粉体与聚乙烯醇水溶液混合，然后制成微米级的球形颗粒。
[0013]作为本专利技术制备方法优选的技术方案，步骤(2)中，过筛后的混合粉料被压制成直径为12mm，厚度为6mm的圆柱体。
[0014]作为本专利技术制备方法优选的技术方案，步骤(2)中的排胶是在650℃下保温3小时。
[0015]作为本专利技术制备方法优选的技术方案，步骤(2)中的烧结是在空气气氛下进行。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0017]本专利技术采用SrTiO3、LaAlO3，按照组成表达式aSrTiO3‑
bLaAlO3(a+b＝1)中各物质的摩尔比进行配料，由于单一aSrTiO3‑
bLaAlO3(a+b＝1)陶瓷很难同时满足5G基站滤波器对于高介电常数、高品质因数、近零谐振频率温度系数的综合要求，因此，本专利技术在进行大量实验的基础上选择了Y2O3或Ga2O3作为辅料对微波介质陶瓷的微观结构进行调控，获得了晶粒尺寸均匀分布，晶粒间接触异常紧密的微波介质陶瓷块体，极大地降低了陶瓷的非本征损耗，从而在保证介电常数不降低的前提下大大提高陶瓷的品质因数，所获得的微波介质陶瓷其介电常数在40以上，品质因数较高，谐振频率温度系数优异，获得了综合性能更优的微波介质陶瓷，具有广泛的应用前景，且制备原料无毒、价格低廉、制备工艺简单。
附图说明
[0018]图1是对比例2烧结后的断面微观形貌图；
[0019]图2是实施例3烧结后的断面微观形貌图；
[0020]图3是实施例8烧结后的断面微观形貌图。
具体实施方式
[0021]下面对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0022]对比例1
[0023]一种中介高Q值微波介质陶瓷及其制备方法，具体过程如下：
[0024](1)获得主料：
[0025]在本对比例1的组成表达式aSrTiO3‑
bLaAlO3中，a＝0.5，b＝0.5，从而按照组成表达式0.5SrTiO3‑
0.5LaAlO3对SrTiO3和LaAlO3按照摩尔比进行称量配料，获得主料；
[0026](2)制备该中介高Q值微波介质陶瓷：
[0027]在该对比例中，Y2O3相对于主料的质量分数为0％，Ga2O3相对于主料的质量分数为0％；从而在本对比例1中，将步骤(1)的主料进行充分球磨，在经过烘干、造粒和过筛，将过筛后的混合粉料压制成直径为12mm、厚度为6mm的圆柱体，经过排胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中介高Q值微波介质陶瓷，其特征在于：该微波介质陶瓷是由主料及辅料烧结而成，主料的组成表达式为aSrTiO3‑
bLaAlO3，其中，a、b分别代表摩尔比；其中，0.5≤a≤0.6，0.4≤b≤0.5，a+b＝1，辅料为Y2O3或Ga2O3，其中Y2O3相对于主料的质量分数为0.1％～0.5％，Ga2O3相对于主料的质量分数为0.5％～2.5％。2.一种中介高Q值微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)制备微波介质陶瓷的主料：按照组成表达式aSrTiO3‑
bLaAlO3中SrTiO3、LaAlO3的摩尔比分别进行称量配料，其中，在aSrTiO3‑
bLaAlO3中，a、b分别代表摩尔比，0.5≤a≤0.6，0.4≤b≤0.5，a+b＝1；(2)制备该中介高Q值微波介质陶瓷：相对于主料的质量，按照质量分数称取辅料Y2O3或辅料Ga2O3；将主料和辅料进行混合，然后进行充分球磨，再经过烘干、造粒和过...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝华，罗永森，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：