一种微波介质陶瓷及其制备方法
文献发布时间：2024-04-18 20:01:23
技术领域
本申请涉及陶瓷材料技术领域，特别是涉及一种微波介质陶瓷及其制备方法。
背景技术
微波介质陶瓷是一种重要的功能陶瓷材料，是应用于微波通信领域的陶瓷材料之一，主要应用在介质谐振器、介质滤波器、波导双工器、天线等领域作为介质材料完成一种或多种功能的陶瓷材料。微波介质陶瓷的存在让微波集成电路的尺寸和封装密度得到了大幅提高。
衡量微波介质陶瓷主要有三个性能指标：介电常数，谐振频率温度系数，品质因子。介电常数简单来说表征了谐振器所适合的频率且决定了器件尺寸。谐振频率温度系数，又叫做温漂，表征了器件在环境温度变化下稳定工作的能力。品质因子简单来说衡量了滤波特性和通讯质量。品质因子越高，通讯质量越好。一般来说，介电常数与品质因子呈负相关，而与谐振频率温度系数呈正相关。目前针对不同的微波通讯器件(谐振器、滤波器等)设计，需要开发不同的材料体系，增加了材料开发的成本。介电常数可调的微波介质陶瓷是解决不同器件设计的关键方案之一。
因此，需要提供一种改进的微波介质陶瓷及其制备方案，以得到的品质因子较高且介电常数可调的微波介质陶瓷，应用范围广，可适配于多种不同微波通讯器件的应用，以降低对于开发不同器件产生的成本，提高器件的增益，降低器件的损耗。
发明内容：
针对现有技术的上述问题，本申请提供一种微波介质陶瓷及其制备方法，进而得到了品质因子较高且介电常数可调的微波介质陶瓷，应用范围广，可适配于多种不同微波通讯器件的应用，以降低对于开发不同器件产生的成本，提高器件的增益，降低器件的损耗。具体技术方案如下：
一方面，本申请提供了一种微波介质陶瓷，包括陶瓷基料，所述陶瓷基料其组成为:Sr
进一步地，所述陶瓷基料通过多种陶瓷原料混合反应得到，所述陶瓷原料包括如下原料：
SrCO
进一步地，
所述SrCO
进一步地，所述微波介质陶瓷的介电常数在35-45之间。
进一步地，在x取值和y取值的区间范围内，所述x的取值越大，y取值越小，所述微波介质陶瓷的介电常数小。
另一方面，本申请还提供了一种微波介质陶瓷的制备方法，所述方法包括：
将预设摩尔比的SrCO
将所述第一混合料进行预设时间的煅烧处理，得到第二混合料；
将所述第二混合料、粘结剂和添加剂置于预设装置内，加入溶剂，通过研磨介质研磨得到目标料；
基于目标料进行成型加工处理，得到包括陶瓷基料的微波介质陶瓷，陶瓷基料其组成为:Sr
进一步地，
所述SrCO
进一步地，所述添加剂为MnCO
进一步地，所述制备方法满足下述特征中的至少之一：
所述MnCO
所述Y
进一步地，所述制备方法满足下述特征中的至少之一：
所述煅烧处理的煅烧温度为1250-1350℃；
所述预设时间为3-5h。
由于上述技术方案，本申请提供的一种微波介质陶瓷及其制备方法，具有以下有益效果：
本申请通过加入了Sr
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是本申请提供的几种微波介质陶瓷的介电常数和品质因子随x和y取值变化的数据图；
图2是本申请实施例提供的一种微波介质陶瓷的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
对于以下定义的术语，除非在权利要求书或本说明书中的其他地方给出一个不同的定义，否则应当应用这些定义。所有数值无论是否被明确指示，在此均被定义为由术语“约”修饰。术语“约”大体上是指一个数值范围，本领域的普通技术人员将该数值范围视为等同于所陈述的值以产生实质上相同的性质、功能、结果等。由一个低值和一个高值指示的一个数值范围被定义为包括该数值范围内包括的所有数值以及该数值范围内包括的所有子范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
以下介绍本申请提供的一种微波介质陶瓷，包括陶瓷基料，陶瓷基料其组成为:Sr
本申请通过加入了Sr
在一些实施例中，本申请的微波介质陶瓷的品质因子大于50000。
在一些实施例中，本申请的微波介质陶瓷的谐振频率温度系数大于﹣10ppm/℃且小于10ppm/℃。
在一些实施例中，陶瓷基料通过多种陶瓷原料混合反应得到，陶瓷原料包括如下原料：SrCO
本申请通过以上多种陶瓷原料混合反应得到了品质因子较高且介电常数可调的微波介质陶瓷，应用范围广，可适配于多种不同微波通讯器件的应用，以降低对于开发不同器件产生的成本，提高器件的增益，降低器件的损耗。
在一些实施例中，SrCO
本申请通过以上摩尔配比的陶瓷原料混合反应得到了品质因子较高且介电常数可调的微波介质陶瓷，应用范围广，可适配于多种不同微波通讯器件的应用，以降低对于开发不同器件产生的成本，提高器件的增益，降低器件的损耗。
在一些实施例中，Sm元素和La元素的摩尔比为1:1。
在另一些实施例中，SrCO
在一些实施例中，微波介质陶瓷的介电常数在35-45之间。需要说明的是，介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为介电常数，又称诱电率。
在本申请实施例中，在x和y取值不同的情况下，微波介质陶瓷的品质因子和介电常数也不同，请参考图1，图1是本申请提供的几种微波介质陶瓷的介电常数和品质因子随x和y取值变化的数据图，其中，K表征介电常数，Qf表征品质因子；具体地，分别得到了在x＝0.4且y＝0.2、x＝0.43且y＝0.18、x＝0.45且y＝0.15、x＝0.47且y＝0.13、x＝0.5且y＝0.1的情况下的微波介质陶瓷介电常数和品质因子，也就是在x取值和y取值的区间范围内，x的取值越大，y取值越小，微波介质陶瓷的介电常数越小；x的取值的减小，y取值增加，介电常数增加。示例性的，当x为0.4-0.45，y为0.15-0.2时，本申请提供的微波介质陶瓷介电常数在40-45之间，品质因子大于50000；当x为0.45-0.5，y为0.1-0.15时，本申请提供的微波介质陶瓷介电常数在35-40之间，品质因子大于60000。本申请通过调节x和y的取值，进而得到了品质因子较高且介电常数可调的微波介质陶瓷，应用范围广，可适配于多种不同微波通讯器件的应用，以降低对于开发不同器件产生的成本，提高器件的增益，降低器件的损耗。
本申请还提供一种微波介质陶瓷的制备方法，请参考图2，方法包括：
S101:将预设摩尔比的SrCO
在一些实施例中，Sm
在一些实施例中，预设装置可以为球磨机，溶剂可以为去离子水；研磨介质可以为二氧化锆球。
在一些实施例中，SrCO
S102:将第一混合料进行预设时间的煅烧处理，得到第二混合料。
在一些实施例中，煅烧处理的煅烧温度为1250-1350℃。
在另一些实施例中，煅烧处理的煅烧温度为1200-1350℃。
在另一些实施例中，煅烧处理的煅烧温度为1250-1300℃。
在另一些实施例中，煅烧处理的煅烧温度为1280-1320℃。
在一些实施例中，预设时间为3-5h。
在另一些实施例中，预设时间为4-5h。
在另一些实施例中，预设时间为3-4h。
在另一些实施例中，预设时间为2-6h。
S103:将第二混合料、粘结剂和添加剂置于预设装置内，加入溶剂，通过研磨介质研磨得到目标料。
在一些实施例中，粘结剂可以为聚乙烯醇水溶液。
在一些实施例中，添加剂为MnCO
本申请通过在制备微波介质陶瓷过程中添加一定量的MnCO
在一些实施例中，MnCO
在另一些实施例中，MnCO
在另一些实施例中，MnCO
在另一些实施例中，MnCO
在一些实施例中，Y
在另一些实施例中，Y
在另一些实施例中，Y
在另一些实施例中，Y
本申请通过在制备微波介质陶瓷过程中添加特定含量范围的MnCO
S104:基于目标料进行成型加工处理，得到包括陶瓷基料的微波介质陶瓷，陶瓷基料其组成为:Sr
在一些实施例中，得到的包括陶瓷基料的微波介质陶瓷，陶瓷基料其组成为:Sr
在另一些实施例中，得到的包括陶瓷基料的微波介质陶瓷，陶瓷基料其组成为:Sr
本申请通过上述制备方法，进而得到了品质因子较高且介电常数可调的微波介质陶瓷，应用范围广，可适配于多种不同微波通讯器件的应用，以降低对于开发不同器件产生的成本，提高器件的增益，降低器件的损耗。
在一些实施例中，本申请的制备方法得到的微波介质陶瓷的品质因子大于50000。
在一些实施例中，本申请的制备方法得到的微波介质陶瓷的谐振频率温度系数大于﹣10ppm/℃且小于10ppm/℃。
在一些实施例中，S104包括：
S201：对目标料进行造粒处理得到造粒料；
S202：将造粒料进行压制成型处理得到陶瓷素坯；
S203：将陶瓷素坯进行排胶烧结处理，得到包括陶瓷基料的微波介质陶瓷。
在一些实施例中，排胶烧结处理的温度包括1500-1580℃。
在另一些实施例中，排胶烧结处理的温度包括1550-1580℃。
在另一些实施例中，排胶烧结处理的温度包括1500-1560℃。
在另一些实施例中，排胶烧结处理的温度包括1520-1550℃。
在一些实施例中，排胶烧结的保温时间包括4-6h。
在另一些实施例中，排胶烧结的保温时间包括5-6h。
在另一些实施例中，排胶烧结的保温时间包括4-5h。
在另一些实施例中，排胶烧结的保温时间包括3-7h。
在一些实施例中，得到的包括陶瓷基料的微波介质陶瓷，陶瓷基料其组成为:Sr
以下基于上述技术方案列举本说明书的一些具体实施例。
实施例1
以下介绍本申请实施例1提供的一种微波介质陶瓷的制备方法，方法包括：
S101:将预设摩尔比的SrCO
具体地，预设装置可以为球磨机，溶剂可以为去离子水；研磨介质可以为二氧化锆球。
具体地，SrCO
S102:将第一混合料进行预设时间的煅烧处理，得到第二混合料。
具体地，煅烧处理的煅烧温度为1250℃。
具体地，预设时间为4h。
S103:将第二混合料、粘结剂和添加剂置于预设装置内，加入溶剂，通过研磨介质研磨得到目标料。
具体地，粘结剂可以为聚乙烯醇水溶液。
具体地，添加剂为MnCO
本申请通过在制备微波介质陶瓷过程中添加特定含量的MnCO
S104对目标料进行造粒处理得到造粒料；
S105：将造粒料进行压制成型处理得到陶瓷素坯；
S106：将陶瓷素坯进行排胶烧结处理，得到包括陶瓷基料的微波介质陶瓷。陶瓷基料其组成为:Sr
具体地，排胶烧结处理的温度包括1500℃。
具体地，排胶烧结的保温时间包括5h。
本申请实施例1的制备方法得到的微波介质陶瓷的介电常数为44.3；微波介质陶瓷的品质因子大于50300；微波介质陶瓷的谐振频率温度系数为+6ppm/℃。
本申请实施例1的制备方法得到的微波介质陶瓷具有较高的品质因子且中介电常数，从而在器件的应用后，提高器件的增益，降低器件的损耗。
实施例2
以下介绍本申请实施例2提供的一种微波介质陶瓷的制备方法，方法包括：
S101:将预设摩尔比的SrCO
具体地，预设装置可以为球磨机，溶剂可以为去离子水；研磨介质可以为二氧化锆球。
具体地，SrCO
S102:将第一混合料进行预设时间的煅烧处理，得到第二混合料。
具体地，煅烧处理的煅烧温度为1300℃。
具体地，预设时间为4h。
S103:将第二混合料、粘结剂和添加剂置于预设装置内，加入溶剂，通过研磨介质研磨得到目标料。
具体地，粘结剂可以为聚乙烯醇水溶液。
具体地，添加剂为MnCO
本申请通过在制备微波介质陶瓷过程中添加特定含量的MnCO
S104对目标料进行造粒处理得到造粒料；
S105：将造粒料进行压制成型处理得到陶瓷素坯；
S106：将陶瓷素坯进行排胶烧结处理，得到包括陶瓷基料的微波介质陶瓷。陶瓷基料其组成为:Sr
具体地，排胶烧结处理的温度包括1540℃。
具体地，排胶烧结的保温时间包括5h。
本申请实施例2的制备方法得到的微波介质陶瓷的介电常数为40.5；微波介质陶瓷的品质因子大于61000；微波介质陶瓷的谐振频率温度系数为+2ppm/℃。
本申请实施例2的制备方法得到的微波介质陶瓷具有较高的品质因子且中介电常数，从而在器件的应用后，提高器件的增益，降低器件的损耗。
实施例3
以下介绍本申请实施例3提供的一种微波介质陶瓷的制备方法，方法包括：
S101:将预设摩尔比的SrCO
具体地，预设装置可以为球磨机，溶剂可以为去离子水；研磨介质可以为二氧化锆球。
具体地，SrCO
S102:将第一混合料进行预设时间的煅烧处理，得到第二混合料。
具体地，煅烧处理的煅烧温度为1300℃。
具体地，预设时间为4h。
S103:将第二混合料、粘结剂和添加剂置于预设装置内，加入溶剂，通过研磨介质研磨得到目标料。
具体地，粘结剂可以为聚乙烯醇水溶液。
具体地，添加剂为MnCO
本申请通过在制备微波介质陶瓷过程中添加特定含量的MnCO
S104对目标料进行造粒处理得到造粒料；
S105：将造粒料进行压制成型处理得到陶瓷素坯；
S106：将陶瓷素坯进行排胶烧结处理，得到包括陶瓷基料的微波介质陶瓷。陶瓷基料其组成为:Sr
具体地，排胶烧结处理的温度包括1580℃。
具体地，排胶烧结的保温时间包括5h。
本申请实施例1的制备方法得到的微波介质陶瓷的介电常数为35.1；微波介质陶瓷的品质因子大于70500；微波介质陶瓷的谐振频率温度系数为﹣4ppm/℃。
本申请实施例1的制备方法得到的微波介质陶瓷具有较高的品质因子且中介电常数，从而在器件的应用后，提高器件的增益，降低器件的损耗。
由于上述技术方案，本申请提供的一种微波介质陶瓷及其制备方法，具有以下有益效果：
本申请通过加入了Sr
上述说明已经充分揭露了本申请的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本申请的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本申请的权利要求书的范围。相应地，本申请的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。