[发明专利]低温烧结低介电常数微波陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低温烧结低介电常数微波陶瓷材料及其制备方法，属于信息功能材料技术领域。所述低温烧结低介电常数微波陶瓷材料原料组分按质量百分比为：2MgO‑2Al₂O₃‑5SiO₂75‑95％，SiO₂1‑8％，Yb₂O₃1‑8％，Ca₂(OH)₂CO₃3‑15％；所述制备方法包括配料、预烧混合、造粒成型、排胶、烧结等工艺；本发明通过添加烧结助剂和活性剂来调控微波陶瓷的烧结温度，同时使陶瓷材料具有低的介电常数、较小的温度频率漂移系数，制备工艺简单，制备成本低，具有很强的实用性。

技术领域

本发明属于信息功能材料技术领域，涉及一种微波介质陶瓷材料，具体涉及一种低温烧结低介电常数微波陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

近年来我国移动通信产业实现了跨越式发展，目前正在发展第五代移动通信技术(5G)，介质波导滤波器是由特殊的微波陶瓷材料制作而成。通过把陶瓷材料成型烧制成特殊形状，表面进行金属化覆盖，并在介质块上设置若干耦合窗口实现能量传输。表面良好金属化可以将能量屏蔽在陶瓷内部，选用不同介电常数的陶瓷材料可以灵活地调整滤波器体积，从而实现5G时代对滤波器的高性能和小型集成化等需求。

随着现代通信不断向高频段扩展，信号延迟现象越来越显著，高频下系统的损耗和发热量增加、稳定性变差。为适应现代微波通信向高频化的发展趋势，需开发低介电常数(ε_r)、高品质因数(Q)和近零谐振频率温度系数(τf)微波介质材料。低ε_r能减小材料与电极之间的交互耦合损耗，并提高信号传输速率，高Q(低介电损耗)有利于提高器件工作频率的可选择性，近零τf有助于提高器件的频率温度稳定特性。目前，大多数高频用低ε_r、高Q值微波介质材料固有烧结温度都比较高(T≥1300℃)，且具有较大负τf值，无法满足技术要求。因此，研究开发新型高性能(低ε_r、高Q和近零τf)微波介质材料是当前信息功能材料领域研究的热点，也是未来通信事业发展的必然要求。

硅酸铝镁是一种常用的微波介质陶瓷，介电常数在9左右，具有很低的介电损耗，良好的谐振频率温度系数，非常适合用于微波器件。然而硅酸铝镁陶瓷烧结温度较高，在1400℃左右。同时近年来，对低介电常数微波陶瓷需求也越来越多，基于此，本发明基于硅酸铝镁体系，掺杂活性剂、烧结助剂以及低介电常数材料来降低整体烧结温度，同时获得低介、低损的微波陶瓷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有低介电常数、低介电损耗的微波介电陶瓷烧结温度较高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：低温烧结低介电常数微波陶瓷材料，其原料组分按质量百分比为：2MgO-2Al₂O₃-5SiO₂ 75-95％，SiO₂ 1-8％，Yb₂O₃ 1-8％，Ca₂(OH)₂CO₃ 3-15％。

进一步的是，上述低温烧结低介电常数微波陶瓷材料，其原料组分按质量百分比为：2MgO-2Al₂O₃-5SiO₂ 80-90％，SiO₂ 2-5％，Yb₂O₃ 2-5％，Ca₂(OH)₂CO₃ 6-10％。

上述低温烧结低介电常数微波陶瓷材料，介电常数ε_r为5.1-5.4，谐振频率温度系数τf为-26.7-(-24.2)，Q*f值为10555-11341。

上述低温烧结低介电常数微波陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：