专利名称：微波介质陶瓷材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于低介电常数微波介质陶瓷材料，用于通讯系统中的介质天线、介质基板等微波元器件。
背景技术：
近年来，低介电常数微波介质陶瓷材料由于能用于制作微波通讯系统和微波电路中的介质天线、介质基板和其它关键器件，所以在商业上和军事上得到广泛的应用。这些应用对低介电常数微波介质陶瓷材料的要求是(1)一定的介电常数(εr)；(2)低损耗(即高的品质因数或Q*f(GHz)值)；(3)趋于零的谐振频率温度系数(TCf)，用以保证器件在温度波动时具有很好的稳定性。这些要求极大地限制了大部分陶瓷材料应用于实际器件。目前虽然已开发出一系列的低介电常数微波介质陶瓷材料，如MgTiO3-CaTiO3和Ba(Zn1/3Nb2/3)O3等，但其介电常数一般都在20以上，介电常数低于15的微波介质陶瓷材料还很少；并且，一般情况下，要求介质天线和介质基板具有一些孔，传统通过模具产生孔的方法，不仅模具制作复杂，而且在介质天线和介质基板的生产过程中成品率和生产效率低，不利于大批量生产。
发明内容
本发明提供一种微波介质陶瓷材料及其制备方法，目的是具有低介电常数、低损耗与良好的温度稳定性，同时具有良好的机械加工性能，可根据需要对陶瓷进行切削和钻孔。
本发明的一种微波介质陶瓷材料，其为主材料表达式为uCaO-vWO3-wTiO2的固溶体介质陶瓷，各组分的含量分别是45mol.％≤u≤55mol.％，40mol.％≤v≤53mol.％，0mol.％≤w≤7mol.％，U+v+w＝100mol.％；按所述u、v、w的摩尔比称量原料，经球磨、干燥、预烧、再球磨、造粒成型和烧结制成。
本发明的一种微波介质陶瓷材料制备方法，包括下述步骤(1)主成分材料采用按所述u、v、w的摩尔比称量原料uCaCO3，vWO3，wTiO2为起始原料，混合后用去离子水和锆球在行星球磨机中球磨3～6小时；(2)混合物在75～120℃下干燥8～12小时；(3)在1000～1100℃下预烧2～4个小时；(4)然后，将步骤(3)预烧后的混合物用去离子水和锆球在行星球磨机中球磨3～6小时；(8)干燥后添加粘合剂并造粒，在1000kg/cm2的压力下加压成型，制备出直径20mm、厚度8～10mm的陶瓷坯体；(9)采用温度在1250～1350℃的范围内的一系列烧结工艺，烧结2～4个小时。
为了测量样品的介电性能，首先将圆柱状陶瓷样品在1200目SiC砂纸上打磨，然后将其用超声波在酒精中清洗。采用开式腔法用微波频率的横向电场(TE011模)分析样品的介电性能，测试频率在6～8GHz。通过测量介质谐振器的谐振频率随温度的变化率得到样品的谐振频率温度系数，测量的温度范围为25～75℃。
本发明的微波介质陶瓷材料，介电常数约为12，具有低的微波介电损耗和较小的谐振频率温度系数，同时还具有优良的机械加工性能，可对其进行切削和钻孔。利用本发明提供的微波介质陶瓷材料，可用于通讯系统中的介质天线、介质基板等微波元器件，并且模具简单，加工方便，有利于大批量生产。
具体实施例方式
表1给出本发明的具体实施例及其相应的微波介电性能。
表1CaO-WO3-TiO2陶瓷材料的成分构成、烧结温度和介电性能
陶瓷材料的介电性能在频率为6～8GHz下测得，如表1所示，随着TiO2含量的增加，陶瓷样品的介电常数升高，Qf值(Q为品质因数即介电损耗的倒数，f为谐振频率)下降，同时样品的TCf值向正值方向移动。
权利要求
1.一种微波介质陶瓷材料，其为主材料表达式为uCaO-vWO3-wTiO2的固溶体介质陶瓷，各组分的含量分别是45mol.％≤u≤55mol.％，40mol.％≤v≤53mol.％，0mol.％≤w≤7mol.％，u+v+w＝100mol.％；按所述u、v、w的摩尔比称量原料，经球磨、干燥、预烧、再球磨、造粒成型和烧结制成。
2.一种权利要求1所述的微波介质陶瓷材料制备方法，包括下述步骤(1)主成分材料采用按所述u、v、w的摩尔比称量原料uCaCO3，vWO3，wTiO2为起始原料，混合后用去离子水和锆球在行星球磨机中球磨3～6小时；(2)混合物在75～120℃下干燥8～12小时；(3)在1000～1100℃下预烧2～4个小时；(4)然后，将步骤(3)预烧后的混合物用去离子水和锆球在行星球磨机中球磨3～6小时；(8)干燥后添加粘合剂并造粒，在1000kg/cm2的压力下加压成型，制备出直径20mm、厚度8～10mm的陶瓷坯体；(9)采用温度在1250～1350℃的范围内的一系列烧结工艺，烧结2～4个小时。
全文摘要
微波介质陶瓷材料及其制备方法，属于低介电常数微波介质陶瓷材料，目的是具有低介电常数、低损耗与良好的温度稳定性，同时具有良好的机械加工性能。本发明为主材料表达式为uCaO－vWO
文档编号H01B3/12GK101050103SQ20071005179
公开日2007年10月10日 申请日期2007年4月4日 优先权日2007年4月4日
发明者梁飞, 朱建华, 吕文中, 汪小红, 雷文 申请人:华中科技大学