本发明提供一种低介电常数εr=3~8微波陶瓷介质材料及其制备方法，它由主成分（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3、改性掺杂物及烧结促进剂三部分组成；1）所述的主成分是（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3固溶体,其中X=0.001～0.25；2）所述的改性掺杂物包括SrCO3、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、MnO2、CaO、La2O3、WO3等一种或一种以上混合物；3）所述的烧结促进剂包括Bi2O3、B2O3、ZnO、SiO2、Al2O3、Nb2O5等低熔点的氧化物以及低熔点的玻璃粉中的一种或一种以上混合物。经过合理配方，优化合成和球磨工艺，制备出的微波介质材料可以在较低温1340℃～1380℃温度范围内烧结，其所制作的微波电容具有优异的介电性能：εr=3～8，Qf>60000GHZ，τf(-40℃～25℃/25℃～125℃)≤20PPM/℃。
1.一种低介电常数εr=3~8微波陶瓷介质材料，其特征在于：所述微波陶瓷介质材料由主成分（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3、改性掺杂物及烧结促进剂三部分组成；
1）所述的主成分是（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3固溶体,其中X=0.001～0.25；
2）所述的改性掺杂物包括SrCO3、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、MnO2、CaO、La2O3、WO3一种或一种以上混合物；按重量百分比计组成为：0～1.5wt%的SrCO3、0～1 wt%的Zr02、0～0.5 wt%的Ta2O5、0～1.0 wt%的Nb2O5、0～0.3wt%的MnO2、0～0.3 wt%的La2O3、0～0.5 wt%的CaO 、0～1wt%的WO3；
3）所述的烧结促进剂包括Bi2O3、B2O3、ZnO、SiO2、Al2O3、Nb2O5低熔点的氧化物以及低熔点的玻璃粉中的一种或一种以上混合物；按重量百分比计组成为：0～1wt%的Bi2O3，0～
0.5wt%的B2O3，0.25～1wt%的ZnO，0～1wt%的SiO2，0～0.8wt%的Al2O3。
2.根据权利要求1所述一种低介电常数εr=3~8微波陶瓷介质材料，其特征是：按重量百分比计，所述的主成分（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3固溶体是91～98wt%，改性掺杂物是1.5～
3.一种低介电常数εr=3~8微波陶瓷介质材料的制备方法，其特征是：
1）主成分（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3的制备：采用高纯BaCO3、TiO2、Mg（OH）2、SiO2原材料，按X=0.001～0.25分别称重，混合置于球磨机中，按粉料：水=1：（1～1.5）比例加入去离子水，球磨6～10小时，烘干，在1180℃～1350℃下预烧2.5H，粉碎后获得（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3固溶体；
2）按照组成为91～98wt%的主成分（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3，0～1.5wt%的SrCO3、0～
1 wt%的Zr02、0～0.5 wt%的Ta2O5、0～1.0 wt%的Nb2O5、0～0.3wt%的MnO2、0～0.3 wt%的La2O3、0～0.5 wt%的CaO 、0～1wt%的WO3， 0～1wt%的Bi2O3，0～0.5wt%的B2O3，
0.25～1wt%的ZnO，0～1wt%的SiO2，0～0.8wt%的Al2O3称量各种材料，混合置于球磨机中进行球磨混合，要求粉体平均颗粒尺寸小于0.7微米为好；然后加粘合剂喷雾造粒，最后获得微波介质材料。
一种低介电微波陶瓷介质材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种低介电常数εr=3~8微波陶瓷介质材料及其制备方法。
背景技术
[0002] 微波介质陶瓷，是指应用于微波频段（主要是UHF、SHF频段）电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，在现代通信中被广泛用作谐振器、滤波器、介质基片、介质天线、介质导波回路等。微波介质谐振器与金属空腔谐振器相比，具有体积小、质量轻、温度稳定性好、价格便宜等优点。
[0003] 随着微波通信的快速发展,微波通信系统迫切需要高性能的微波介质器件。目前移动通信的频率范围在800～2000MHz,相应的微波介质器件趋于成熟,但当频率向高端发展时,如卫星通信的频率位于K波段(12～40GHz),已开发的微波介质材料的εr较大(εr≥20)、Q·f值较小,无法制造出低损耗、合适尺寸的微波介质器件,因此有必要开发低介电常数、高Q·f值的微波介质材料。
发明内容
[0004] 本发明旨在提供一种低介电常数εr=3~8微波陶瓷介质材料及其制备方法，该微波介质材料采用了固相法合成获得（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3固溶体作为主材料,其中X=0.001～0.25，并通过加入烧结促进剂和改性掺杂物改性组成。制备出的微波介质材料可以在1340℃～1380℃温度范围内烧结，所制作的微波电容具有优异微波介电性能：εr=3～8，Qf > 60000GHZ，τf(-40℃～25℃/25℃～125℃) ≤20PPM/℃，满足现代通信设备的可移动性、多功能性和微型化。
[0005] 本发明是这样实现的，所述一种低介电常数εr=3~8微波陶瓷介质材料，其特征在于：所述微波陶瓷介质材料由主成分（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3、改性掺杂物及烧结促进剂三部分组成；
[0006] 1）所述的主成分是（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3固溶体,其中X=0.001～0.25；
[0007] 2）所述的改性掺杂物包括SrCO3、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、MnO2、CaO、La2O3、WO3等一种或一种以上混合物；按重量百分比计组成为：0～1.5wt%的SrCO3、0～1 wt%的Zr02、0～0.5 wt%的Ta2O5、0～1.0 wt%的Nb2O5、0～0.3wt%的MnO2、0～0.3 wt%的La2O3、0～0.5 wt%的CaO 、0～1wt%的WO3；
[0008] 3）所述的烧结促进剂包括Bi2O3、B2O3、ZnO、SiO2、Al2O3、Nb2O5等低熔点的氧化物以及低熔点的玻璃粉中的一种或一种以上混合物；按重量百分比计组成为：0～1wt%的Bi2O3，0～0.5wt%的B2O3，0.25～1wt%的ZnO，0～1wt%的SiO2，0～0.8wt%的Al2O3。
[0009] 按重量百分比计，所述的主成分（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3固溶体是91～98wt%，改性掺杂物是1.5～5wt%，烧结促进剂是0.5～4wt%。
[0010] 本发明所述一种低介电常数εr=3~8微波陶瓷介质材料的制备方法，其特征是：
[0011] 1）主成分（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3的制备：采用高纯BaCO3、TiO2、Mg（OH）2、SiO2原材料，按X=0.001～0.25分别称重，混合置于球磨机中，按粉料：水=1：（1～1.5）比例加入去离子水，球磨6～10小时，烘干，在1180℃～1350℃下预烧2.5H，粉碎后获得本发明的（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3固溶体；
[0012] 2）按照组成为91～98wt%的主成分（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3，0～1.5wt%的SrCO3、0～1 wt%的Zr02、0～0.5 wt%的Ta2O5、0～1.0 wt%的Nb2O5、0～0.3wt%的MnO2、0～
0.3 wt%的La2O3、0～0.5 wt%的CaO 、0～1wt%的WO3， 0～1wt%的Bi2O3，0～0.5wt%的B2O3，0.25～1wt%的ZnO，0～1wt%的SiO2，0～0.8wt%的Al2O3称量各种材料，混合置于球磨机中进行球磨混合，要求粉体平均颗粒尺寸小于0.7微米为好；然后加粘合剂喷雾造粒，最后获得本发明的微波介质材料。
[0013] 本发明的有益效果是，采用高纯BaCO3、TiO2、MgCO3、Mg(OH)2、SiO2等原材料，固相法合成获得（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3固溶体，其中X=0.001～0.25，并通过加入少量的烧结促进剂和改性掺杂物，经过合理配方，优化合成和球磨工艺，制备出的微波介质材料可以在较低温1340℃～1380℃温度范围内烧结，其所制作的微波电容具有优异的介电性能：εr=3～8，Qf > 60000GHZ，τf(-40℃～25℃/25℃～125℃) ≤20PPM/℃。
具体实施方式
[0014] 本发明所述一种低介电常数εr=3~8微波陶瓷介质材料及其制备方法，下面根据上述的发明内容，结合实施例对本发明作进一步的描述。
[0015] （1）以分析纯的原材料BaCO3、TiO2、Mg（OH）2、SiO2按表1的组成比例，按发明内容中1所述的主材料制备过程经球磨、干燥、预烧、粉碎、过滤、等工序后制得（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3。
[0016] 表1 主材料（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3的实施例配方
[0017]
[0018] （2）按表2的组成，主材料用（1-X）Mg2SiO4-XBaTiO3，其中X=0.001～0.25添加分析纯的SrCO3、ZrO2、Ta2O5、Nb205、MnO2、CaO、 La2O3、WO3、Bi2O3、B2O3、Al2O3、ZnO、SiO2，加入去离子水于球磨机中进行球磨混合，烘干后制得本发明的微波陶瓷介质材料粉末。
[0019] 表2 本发明的实施例试样化学组成
[0020]
[0021] （3）制备微波电容试样的过程：在(2)中所述的微波介质材料中加入PVA基粘合剂造粒，施加15MPa的压强制成厚8.5毫米、直径15毫米的圆片型坯体，然后设定温度曲线在空气气氛炉中升温至1340℃～1380℃烧结，获得微波电容，用网络分析仪测试微波电容的各项电性能，测试结果列于表3中。
[0022] 表3 本发明的实施例试样的烧结条件及电性能测试结果
[0023]
