【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波元器件，具体涉及一种中温烧结低介低损耗微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、微波介质陶瓷为现代蜂窝基站、移动通讯、卫星通讯和军用雷达等谐振器、滤波器、介质陶瓷基板、介质陶瓷电容器等微波元器件的关键材料。随着新一代移动通信的快速发展，对信号传输速度及可靠性提出了更高的要求。相比传统材料，低介低损耗微波介质材料的微波介质陶瓷由于具有介质损耗低、使用频率高且传输速度快的优势，可满足微波器件向高频、高速及高可靠方向发展。正温度系数微波元器件在线路中用于补偿因温度变化引起的容量波动，有利于线路的频率温度稳定性。
2、微波介质陶瓷自1939年开始发展至今，各种低、中、高介的微波介质陶瓷取得了长足的发展。对于介电常数εr在12左右的低介电常数微波介质陶瓷主要是al2o3-tio2体系、mgal2o4-srtio3体系及mg2(sixti1-x)o4体系(公开号cn106187107a)，al2o3-tio2体系原料纯度低于99.99％时很难制备出在微波频率下低损耗的微波介质陶瓷，而高纯度的原料制成的产品本较高，mg2(sixti1-x)o4体系(公开号cn106187107a)介质损耗大都在2×10-4以上，而mgal2o4-srtio3体系需要先分别合成mgal2o4及srtio3，工艺相对繁琐，生产周期长，而且三种体系材料的烧结温度较高，用于制作微波电容器时与之匹配的电极材料价格较高，导致成本较高。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是
2、一种中温烧结低介低损耗微波介质陶瓷材料，包括主晶相和掺杂阳离子；所述主晶相的化学式为：(1-x-y)/2mg2sio4-ymgsio3-xmgti2o4，其中0.15≤x≤0.27，0.28≤y≤0.37；掺杂阳离子包括钡离子、钙离子、锶离子、铝离子、锌离子、镧离子、铌离子以及铋离子中至少一种；钡离子、钙离子以及锶离子取代主晶相中的镁离子，铝离子、锌离子、镧离子、铌离子以及铋离子取代主晶相中的镁离子、硅离子或钛离子。
3、通过钡离子、钙离子以及锶离子取代主晶相中的镁离子，铝离子、锌离子、镧离子、铌离子以及铋离子取代主晶相中的镁离子、硅离子或钛离子，使得主晶相的晶格畸变，从而降低主晶相合成所需的温度(即烧结温度)；并且还提高了微波介质陶瓷材料的综合介电性能，可用于制造谐振器、滤波器、介质陶瓷基板、天线、多层陶瓷电容器等微波元器件。
4、作为一种可能的设计，所述钡离子、钙离子以及锶离子来源于各自的碳酸盐。
5、作为一种可能的设计，所述铝离子、锌离子、镧离子、铌离子以及铋离子来源于各自的氧化物。
6、本专利技术的第二目的在于还公开了中温烧结低介低损耗微波介质陶瓷材料的制备方法，包括：
7、将质量份为36～44份碳酸镁、16～28份二氧化钛、18～28份二氧化硅、1.8～3.5份碳酸钡、碳酸钙以及碳酸锶中至少一种、10～14份的氧化铝、氧化锌、氧化镧、五氧化二铌以及氧化铋中至少一种，混合后按照料：球：水重量比为1:5～6:1.5～2.5进行研磨混合5～8小时，后烘干再在1120～1160℃下预烧3～5小时，得到烧块1；
8、将烧块1粉碎后，按照料：球：水重量比为1:5～6:1.5～2.5进行研磨混合15～45小时，烘干后过80目筛，得到干燥粉体，向干燥粉体中加入石蜡后压制成圆片生坯，在1120～1160℃烧结2～3小时，即制得所述的介质陶瓷材料；石蜡的加入量为干燥粉体质量的8～12％。
9、制备方法工艺简单，制备过程中均采用国产原材料，无铅、镉等有毒有害物质，绿色环保，可实现产业化批量生产。
10、作为一种可能的设计，所述碳酸镁纯度大于97％，所述二氧化钛纯度大于98％，所述二氧化硅的纯度为分析纯。在微波介质陶瓷材料性能满足要求和简化制备工艺的情况下，各原料的纯度要求大大降低，进一步降低制造成本。
11、作为一种可能的设计，所述中温烧结低介低损耗微波介质陶瓷材料在1mhz下的介电常数为10～13，介质损耗0.7×10-4～1.2×10-4，容量温度系数70～130ppm/℃，q×f值为88826.89ghz。在各方面均具有良好的性能，值得推广使用。
12、本专利技术的第三目的在于提供一种多层微波电容器，包括相互粘接的第一膜带和第二膜带，第一膜带和第二膜带均由中温烧结低介低损耗微波介质陶瓷材料或制备方法得到的中温烧结低介低损耗微波介质陶瓷材料制成。
13、多层微波电容器的参数如下：
14、规格为尺寸1111，额定电压500v，容量27pf，匹配30％pd70％ag电极浆料，在1145℃烧结后，经测试，其结果为：容量27pf左右，介质损耗0.3～0.5×10-4，击穿电压达5.5kv，容量温度系数100±30ppm/℃，q值(500mhz)239.14，接近同规格进口产品水平。说明采用本专利技术公开的中温烧结低介低损耗微波介质陶瓷材料制得的多层微波电容器也具有良好的性能，更加值得推广使用。
15、作为一种可能的设计，制作方法包括：
16、将中温烧结低介低损耗微波介质陶瓷材料进行球磨，然后加入粘合剂，球磨后制成瓷浆；
17、将浆料制成第一膜带和第二膜带，第一膜带上制作内电极，再将第一膜带和第二膜带进行叠膜，制成生坯巴块；
18、将生坯巴块在温度为50～100℃和压力为5000～8000mpa下保压20～50min，后制成电容器生坯；
19、将电容器生坯在450℃～600℃预烧结，后在1100～1160℃下烧结2～4小时。
20、作为一种可能的设计，预烧结过程的升温速度为0.5℃/min～3℃/min，烧结过程的升温速度为1℃/min～4℃/min。
21、作为一种可能的设计，所述内电极的层数≥2。
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1.一种中温烧结低介低损耗微波介质陶瓷材料，其特征在于，包括主晶相和掺杂阳离子；所述主晶相的化学式为：(1-x-y)/2Mg2SiO4-yMgSiO3-xMgTi2O4，其中0.15≤x≤0.27，0.28≤y≤0.37；掺杂阳离子包括钡离子、钙离子、锶离子、铝离子、锌离子、镧离子、铌离子以及铋离子中至少一种；钡离子、钙离子以及锶离子取代主晶相中的镁离子，铝离子、锌离子、镧离子、铌离子以及铋离子取代主晶相中的镁离子、硅离子或钛离子。
2.根据权利要求1所述的中温烧结低介低损耗微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述钡离子、钙离子以及锶离子来源于各自的碳酸盐。
3.根据权利要求1所述的中温烧结低介低损耗微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述铝离子、锌离子、镧离子、铌离子以及铋离子来源于各自的氧化物。
4.根据权利要求1-3任一项所述中温烧结低介低损耗微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碳酸镁纯度大于97％，所述二氧化钛纯度大于98％，所述二氧化硅的纯度为分析纯。
<...【技术特征摘要】
1.一种中温烧结低介低损耗微波介质陶瓷材料，其特征在于，包括主晶相和掺杂阳离子；所述主晶相的化学式为：(1-x-y)/2mg2sio4-ymgsio3-xmgti2o4，其中0.15≤x≤0.27，0.28≤y≤0.37；掺杂阳离子包括钡离子、钙离子、锶离子、铝离子、锌离子、镧离子、铌离子以及铋离子中至少一种；钡离子、钙离子以及锶离子取代主晶相中的镁离子，铝离子、锌离子、镧离子、铌离子以及铋离子取代主晶相中的镁离子、硅离子或钛离子。
2.根据权利要求1所述的中温烧结低介低损耗微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述钡离子、钙离子以及锶离子来源于各自的碳酸盐。
3.根据权利要求1所述的中温烧结低介低损耗微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述铝离子、锌离子、镧离子、铌离子以及铋离子来源于各自的氧化物。
4.根据权利要求1-3任一项所述中温烧结低介低损耗微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪小玲，阮丽梅，康建宏，罗静，张馨，
申请(专利权)人：成都宏科电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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