微波陶瓷介质谐振器或微波介质基板及其制备方法

技术领域

本发明属于电子通讯领域，涉及一种微波陶瓷介质谐振器或陶瓷基板及其制备方法，具体涉及一种无线通讯及无线网络微波陶瓷介质谐振器或陶瓷基板及其制备方法。

背景技术

随着无线通讯技术的发展和采用频率的不断攀升，对无线通讯网络中的元器件的性能要求越来越高。传统基地站中的滤波器是金属空腔滤波器，为了提高滤波器的性能，充分利用频道资源和体积，研发了在金属腔中加入微波陶瓷介质谐振器的介质腔滤波器。介质腔滤波器可以使原有的金属腔滤波器体积缩小，性能得以提高并使频率稳定度更好，可在几十瓦至数千瓦的功率条件下使用，其中最为关键的就是微波陶瓷介质谐振器。微波陶瓷介质材料由于其优异的低损耗参数和高稳定性已越来越多的为现代通讯元器件所采用，特别是将低损耗介质材料应用在电路板上，可以大幅度降低传输损耗，提高信号质量并实现节能环保的要求，在当前5G频段以至于未来的6G及毫米波频段有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种介电常数较低、品质因数(Q)好、频率稳定度优越的用于制备微波陶瓷介质谐振器和微波介质基板的微波介质材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种微波陶瓷介质谐振器或微波介质基板，它是由微波介质材料制成的，微波介质材料由下述质量分数的原料组成：0.1～3.0％Al

优选的，所述的微波介质材料由下述质量分数的原料组成：1.0～3.0％Al

所述的微波陶瓷介质谐振器的介电常数ε

所述的微波陶瓷介质谐振器的尺寸根据所处功率状态调整。所述的微波陶瓷介质谐振器呈实心或空心圆柱状结构或管状结构。

所述的呈实心或空心圆柱状结构的微波陶瓷介质谐振器的外径为8.0～100mm，内径为0～20mm，高度为4～50mm。处于较大功率状态时，采用呈圆柱状结构的微波陶瓷介质谐振器，将所述的微波陶瓷介质谐振器固定在托座上。当工作频率f

所述的呈管状结构的微波陶瓷介质谐振器的外径为10～20mm，内径为3～8mm，高度为20～40mm。所处的功率较小时，采用管状结构的微波介质陶瓷谐振器，尺寸较小。当工作频率f

所述的微波介质基板的介电常数ε

本发明的另一目的是提供微波陶瓷介质谐振器或微波介质基板的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)、混料、合成：称取原料，按照比例混合均匀，在1000～1150℃下煅烧一次；

步骤(2)、研磨：研磨，使细度达到D90≤1.5μm；

步骤(3)、喷雾造粒：加入粘结剂混合得到浆料，喷雾造粒；

步骤(4)、成型：1.0MPa～50Mpa下压制成型，得到生坯；

步骤(5)、烧成：生胚在1050～1450℃下烧结3～15小时，获得陶瓷介质谐振器或微波介质基板。

步骤(3)中，所述的粘结剂为质量分数为5％的PVA水溶液；所述的粘结剂的用量为原料总量的8％～15％wt。

和现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明微波陶瓷介质谐振器和微波介质基板较少采用稀土氧化物和昂贵的金属氧化物材料，不仅介电常数较低，品质因数好，频率稳定度优越，适应于未来市场发展的需要，同时相对价格低廉，在0.5～70GHz频段内均匀良好的应用前景。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

称取下述质量百分数的原料：1.7％Al

将原料混合均匀，在电炉内1100℃下煅烧一次；采用球磨机研磨，使细度达到D90≤1.5μm；加入原料总质量8％的5％PVA水溶液，混合得到浆料，喷雾塔内处理浆料使浆料水分干燥并形成球形颗粒；采用液压自动成型机9.0Mpa下压制成型得到生坯；生胚置于高温电炉内，在1390℃下烧结12小时，即获得呈空心圆柱状结构(外径80mm、内径10mm、高度50mm)的微波陶瓷介质谐振器。

将本实施例制得的微波陶瓷介质谐振器和托座组装得到用于无线通讯的微波陶瓷介质谐振器。

采用网络分析仪和高低温试验箱对制得的无线通讯微波陶瓷介质谐振器进行测试，测试腔体尺寸120×120×90mm，介电常数ε

实施例2

称取下述质量百分数的原料：2.7％Al

将原料混合均匀，在电炉内1050℃下煅烧一次；采用球磨机研磨，使细度达到D90≤1.5μm；加入原料总质量10％的5％PVA水溶液，混合得到浆料，喷雾塔内处理浆料使浆料水分干燥并形成球形颗粒；采用液压自动成型机1.0MPa下压制成型得到生坯；生胚置于高温电炉内，在1400℃下烧结6小时，即获得呈空心圆柱状结构(外径18.5mm、内径6.5mm、高8.5mm)的微波陶瓷介质谐振器。

将本实施例制得的微波陶瓷介质谐振器和托座组装得到用于无线通讯的微波陶瓷介质谐振器。

采用网络分析仪和高低温试验箱进对制得的无线通讯微波陶瓷介质谐振器行测试，测试腔体尺寸：

实施例3

称取下述质量百分数的原料：1.3％Al

将原料混合均匀，在电炉内1100℃下煅烧一次；采用球磨机研磨，使细度达到D90≤1.5μm；加入原料总质量15％的5％PVA水溶液，混合得到浆料，喷雾塔内处理浆料使浆料水分干燥并形成球形颗粒；采用液压自动成型机1.5Mpa下压制成型得到生坯；生胚置于高温电炉内，在1600℃下烧结5小时，即获得呈空心圆柱状结构(外径10.7mm、内径1.0mm、高5mm)的微波陶瓷介质谐振器。

将本实施例制得的微波陶瓷介质谐振器和托座组装得到用于无线通讯的微波陶瓷介质谐振器。

采用网络分析仪和高低温试验箱对制得的无线通讯微波陶瓷介质谐振器进行测试，测试腔体尺寸：20×20×15mm，介电常数ε

实施例4

称取下述质量百分数的原料：1.2％Al

将原料混合均匀，在电炉内1100℃下煅烧一次；采用球磨机研磨，使细度达到D90≤1.5μm；加入原料总质量8％的5％PVA水溶液，混合得到浆料，喷雾塔内处理浆料使浆料水分干燥并形成球形颗粒；采用液压自动成型机1.5MPa下压制成型得到生坯；生胚置于高温电炉内，在1350℃下烧结5小时，获得宽度250mm、长度150mm、厚度10mm的微波介质基板。微波介质基板经过物理加工获得各种类型尺寸的介质陶瓷基片，介质陶瓷基片的尺寸可现在以下范围内调整：宽度(100～230)±0.1mm，长度(20～140)±0.1mm，厚度(0.08～3.5mm)±0.01mm。

采用网络分析仪，高精度数字电桥，阻抗分析仪，含水率测定仪，密度测试仪和高低温试验箱对制得的介质陶瓷基片测试。测得：介电常数ε

实施例5

称取下述质量百分数的原料：1.4％Al

将原料混合均匀，在电炉内1150℃下煅烧一次；采用球磨机研磨，使细度达到D90≤1.5μm；加入原料组分质量的10％的5％PVA水溶液，混合得到浆料，喷雾塔内处理浆料使浆料水分干燥并形成球形颗粒；采用液压自动成型机1.0MPa下压制成型得到生坯；生胚置于高温电炉内，在1550℃下烧结10小时，即获得宽度250mm、长度240mm、厚度6mm的微波介质基板。微波介质基板经过物理加工宽度200±0.1mm、长度180±0.1mm、厚度(0.08～5.0mm)±0.01mm的介质陶瓷基片。

采用网络分析仪，高精度数字电桥，阻抗分析仪，含水率测定仪，密度测试仪和高低温试验箱对制得的介质陶瓷基片测试。测得：介电常数ε