[發明專利]一種超低介電常數微波介質陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810349610.0
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108455979B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 王哲飛;余磊;孫躍;羅嶸瀟;王旭紅;殷仕龍;胡秀麗
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: H01B3/12
• 分類號: H01B3/12;C04B35/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張俊范

本發明公開了一種超低介電常數微波介質陶瓷材料，由以下質量百分比組分原料燒結制成：熔融硅微粉占93～95％，納米石英粉占2～4％，CaF₂占0.5～2.5％，MnO₂占0.5～2.5％，所述超低介電常數微波介質陶瓷材料的主物相是晶態SiO₂。本發明還公開了超低介電常數微波介質陶瓷材料的制備方法，S1、研磨混合CaF₂和MnO₂粉體；S2、混合熔融硅微粉及納米石英粉并添加步驟S1獲得的CaF₂和MnO₂混合粉體再進行濕法球磨得到混合物；S3、烘干步驟S2獲得的混合物并造粒壓制成坯料，將坯料進行燒結得到陶瓷材料。本發明超低介電常數微波介質陶瓷材料原料來源廣泛、制備方法簡便，有利于實際生產應用，獲得的陶瓷材料介電常數低，諧振頻率溫度系數近零，可廣泛應用于微波基板、導彈天線罩等微波器件的制造。

技術領域

本發明涉及一種陶瓷材料及其制備方法，特別是涉及一種超低介電常數微波介質陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

在微波通訊系統中，微波介質材料作為各類微波元器件的主體制作材料，其性能對整個通訊系統的穩定和通訊質量起著關鍵作用。近年來，隨著無線通訊、無線網絡、衛星電視直播、藍牙、全球定位系統以及軍用制導等技術迅猛發展，微波設備的高頻化、集成化、高穩定性和低成本化已成為必然趨勢，如今的通訊頻率不斷提高，使得信號延遲、設備發熱量增大、系統穩定性變差等一系列問題日益明顯。

在微波介質材料中，低介電常數材料能夠減少介質材料與電極間的交互耦合作用，提高信號傳輸速率，近零的諧振頻率溫度系數能夠提高系統的穩定性。在眾多的微波介質材料體系中，SiO₂陶瓷材料具有成本低廉，性能可靠等優勢，是一種極具商業潛力的低介電常數微波介質陶瓷材料。然而，制備高性能SiO₂微波介質陶瓷材料存在以下問題：SiO₂在1600℃以上方可燒結成瓷，且致密度不高，助劑的引入雖然可以降低燒結溫度，但同時也會引起介電常數大幅上升，無法改善電子元件的信號傳輸速率，同時SiO₂陶瓷負的諧振頻率溫度系數容易導致其工作頻率不穩定，無法保證信號的精確收發。因此，研發超低介電常數、近零諧振頻率溫度系數的SiO₂基微波介質陶瓷材料是目前亟待解決的關鍵問題。

發明內容

針對上述現有技術的缺陷，本發明提供了一種超低介電常數微波介質陶瓷材料，其具有超低介電常數并且諧振頻率溫度系數接近于零，解決現有材料介電常數和諧振頻率溫度系數高，燒結特性差等問題。本發明還提供了一種超低介電常數微波介質陶瓷材料的制備方法。

本發明技術方案如下：一種超低介電常數微波介質陶瓷材料，由以下質量百分比組分原料燒結制成：熔融硅微粉占93～95％，納米石英粉占2～4％，CaF₂占0.5～2.5％，MnO₂占0.5～2.5％，所述超低介電常數微波介質陶瓷材料的主物相是晶態SiO₂。

進一步的，所述超低介電常數微波介質陶瓷材料的介電常數為2.4～2.7，品質因數為21628～34451GHz，諧振頻率溫度系數為-5～7ppm/℃。

優選的，所述熔融硅微粉的純度大于99％，結晶度為0～5％，粒度為1～1.5μm，納米石英粉的純度大于99.9％，粒度為500～600nm。

優選的，所述CaF₂和MnO₂為分析純。