[发明专利]一种低介低损耗低膨胀玻璃材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种低介低损耗低膨胀玻璃材料及其制备方法和应用。所述低介低损耗低膨胀玻璃材料的组成为：65～80wt%SiOsubgt;2/subgt;、5～30wt%Bsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;、0～15wt%Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;、0～3wt%CeOsubgt;2/subgt;、0～2wt%R’subgt;2/subgt;O、0～2wt%R”O、0～2wt%形核剂AlPOsubgt;4/subgt;和0～2wt%色素，各组分含量之和为100%；其中，R’=Li、Na和K中的至少一种，R’’=Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种。

技术领域

本发明涉及一种用于低介低损耗低膨胀微晶玻璃材料及制备与使用方法，具体涉及一种微型高频射频连接器、低介高频LTCC用玻璃粉、高绝缘屏蔽材料用低介电玻璃材料，属于特种玻璃制备技术领域。

背景技术

毫米波射频同轴连接器是用于毫米波系统间信号连接的重要元器件。近年来，随着毫米波系统的技术发展，以往用矩形或圆形波导进行毫米波连接的方式已经越来越不适应毫米波系统逐渐小型化的趋势。毫米波射频同轴连接器是工作在毫米波频段上的射频同轴连接器，当前毫米波射频同轴连接器重点解决30G～110GHz高频率传输的连接问题。为了获得传输的低损耗和较低的电压驻波比，毫米波射频同轴连接器的尺寸进度和性能指标要求非常高。国内外射频连接器壳体与插针均为可伐合金4J29，密封材料是封接玻璃。由于工作频率不断增加，由此要求封接玻璃除具有与可代合金相适应的膨胀系数外，必须具有较低的介电常数，以降低阻抗延时及功率损耗。封接玻璃的介电常数越小则信号的传播速率越快，封接玻璃的介电损耗越小则其在固定传播频率下的传播损失就越小，因此，需要封接玻璃粉具有较低的介电常数和介电损耗。

高硼硅玻璃是一种耐高温、高强度和高化学稳定性的特殊玻璃材料，由于具有与可伐合金相近的线膨胀系数，能进行有效的匹配封接被用射频同轴连接器的封接，但是一般高硼硅玻璃的介电常数都在5.0以上，以此封接的射频连接器在低频应用时性能尚可，但在25GHz以上工作频率时，其电压驻波比和插入损耗较高，严重影响系统的微波性能。因此，在实际应用时，急需一种具有较低的介电常数和介电损耗的玻璃用于提高封接器件的微波性能指标。但是，目前能够提供低介电封接玻璃粉的厂家很少，因为目前存在的主要问题包括(1)玻璃粉的熔制温度过高、高温粘度大，导致封接温度高；(2)玻璃粉的介电常数或介电损耗偏大，影响了低介电封接玻璃粉的实际应用；(3)力学性能差，抗温度冲击和机械冲击不足。

发明内容

针对上述提到的问题，本发明提供一种低介低损耗低膨胀玻璃材料及其制备方法和应用。

第一方面，本发明提供了一种低介低损耗低膨胀玻璃材料，所述玻璃材料的组成为：65～80wt％SiO₂、5～30wt％B₂O₃、0～15wt％Al₂O₃、0～3wt％CeO₂、0～2wt％R’₂O、0～2wt％R”O、0～2wt％形核剂AlPO₄和0～2wt％色素，各组分含量之和为100％；其中，R’＝Li、Na和K中的至少一种，R”＝Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种。所述玻璃材料可以玻璃粉、玻璃块形态使用。

较佳的，其中R’₂O+R”O的总含量＜3wt％。

较佳的，所述低介低损耗低膨胀玻璃材料的介电常数为3.4～5，介电损耗＜1×10^-3；所述低介低损耗低膨胀玻璃材料的热膨胀系数为2～4ppm/℃，弯曲强度≥80MPa，封接温度为900～1000℃，能耐高能射线(质子、中子、电子、γ-射线)辐照，能在超低温环境(-253℃)使用性能不变。

第二方面，本发明提供了一种低介低损耗低膨胀微晶玻璃材料，将上述低介低损耗低膨胀玻璃材料经高温熔融制成玻璃液，然后在浇筑成型过程需要退火处理和晶化，得到低介低损耗低膨胀微晶玻璃材料。