[发明专利]一种低介低损Ca-Al-B基微波介质陶瓷材料

说明书

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，涉及一种低介低损Ca‑Al‑B基微波介质陶瓷材料及其制备方法。本发明首次将CaO‑Al₂O₃‑B₂O₃三元体系的典型代表CaAl₂B₂O₇作为低介低损Ca‑Al‑B基微波介质陶瓷材料应用，提供的低介低损Ca‑Al‑B基微波介质陶瓷材料，其原料组成为CaCO₃、Al₂O₃和H₃BO₃，化学通式为CaAl_2xB₂O₇(x＝0.25～1)，主晶相为CaAl₂B₂O₇，利用固相烧结法制备，其预烧温度为750℃～900℃，烧结温度为930℃～1040℃，具有低介电常数(4～6)，损耗低至2.14×10^‑4，频率温度系数‑20～‑30ppm/℃。本发明为低介低损介质陶瓷材料提供了一种新的选择。

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，涉及一种低介电常数、低介电损耗Ca-Al-B基微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

5G是实现万物互联的基础，与4G相比5G的通信频率进入通信频率更高的微波频段，拥有极低的网络时延，更快的传输速率和更大的容量。在5G通信中需要能够实现高度集成化、低损耗和低延时的新型材料，因此，开发出能够满足5G高频高速传输要求的具有低介电常数低介电损耗的微波介质陶瓷具有重要的工业应用价值。

低介电常数基板材料一般有低熔点玻璃+陶瓷系、微晶玻璃系、聚合物陶瓷和单相陶瓷。低熔点玻璃+陶瓷系、微晶玻璃系和聚合物陶瓷能够实现很低的介电常数，但介电损耗较大，目前传输损耗最小的电路板就是陶瓷电路板，陶瓷基板拥有相比其他有机材料基板更高的导热度，和硅芯片的热膨胀系数也更为匹配，可以有效解决导热问题，在温度过高或是温差过大时，也不容易导致脱焊等问题。

目前，众多研究人员倾力探寻新型的微波介质陶瓷材料设计新型电子器件以促进通信技术行业的发展，在相对介电常数为3.8～1100的范围内已有许多商用多功能器件。对于相对介电常数临近5的材料体系，报道称可作为LTCC基板候选材料的有Li₂WO₄和Li₂MoO₄以及CaO-B₂O₃-SiO₂玻璃陶瓷体系。迄今为止，低介硼酸盐的陶瓷体系的研究主要集中于研究ZnO-B₂O₃体系，因此面对当前5G时代的到来，现有的低介低损介质陶瓷材料在参数性能以及可选择面上或有不足。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为解决现有低介低损介质陶瓷材料在参数性能以及可选择面上的不足问题，本发明了提供了一种低介低损Ca-Al-B基微波介质陶瓷材料，其预烧温度为750℃～900℃，烧结温度为930℃～1040℃，具有低介电常数(4～6)，损耗低至2.14×10^-4，频率温度系数-20～-30ppm/℃。

具体技术方案如下：

一种低介低损Ca-Al-B基微波介质陶瓷材料，其原料组成为CaCO₃、Al₂O₃和H₃BO₃，化学通式为CaAl_2xB₂O₇，x＝0.25～1，主晶相为CaAl₂B₂O₇，通过固相法制备。

上述低介低损Ca-Al-B基微波介质陶瓷材料的制备方法如下：