[發(fā)明專利]一種低介電常數(shù)高性能微波介質(zhì)陶瓷材料、制備方法及應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811038898.6
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109053189B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設計）人: 夏往所;張少波;唐天良;王瑩;石禮偉
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: H01B3/12
• 分類號: H01B3/12;C04B35/495;C04B35/04;C04B35/622
• 代理公司: 北京淮海知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 李鵬

本發(fā)明公開了一種低介電常數(shù)高性能微波介質(zhì)陶瓷材料、制備方法及應用，化學式為SmNbO₄?xMgO，式中x為MgO的摩爾添加量，0.5≤x≤5。本發(fā)明通過向SmNbO₄陶瓷中添加適量的MgO，利用固相反應制備獲得了復相微波介質(zhì)陶瓷。最終提供了一系列具有低介電常數(shù)及高品質(zhì)因數(shù)的微波介質(zhì)陶瓷材料，該系列陶瓷的燒結(jié)溫區(qū)為1425℃～1550℃，介電常數(shù)為13.27～17.87，品質(zhì)因數(shù)為87306GHz～189978GHz。本發(fā)明制備工藝操作簡單，制備工藝流程可靠，燒結(jié)時的可選參數(shù)范圍較大且可調(diào)控，容錯率較高；制得的微波介質(zhì)陶瓷材料介電常數(shù)ε_r在18以下，且品質(zhì)因數(shù)具有了明顯的提升，能夠應用于制造更高端的微波元件。

技術領域

本發(fā)明涉及一種陶瓷材料及其制備方法，具體是一種低介電常數(shù)高性能微波介質(zhì)陶瓷材料、制備方法及應用，屬于電子信息材料與元器件領域。

背景技術

微波介質(zhì)陶瓷是指應用于微波(主要是UHF、SHF頻段，300MHz～300GHz)電路中作為介質(zhì)材料并完成一種或多種功能的陶瓷。微波介質(zhì)陶瓷具有低微波損耗、高介電常數(shù)等特點，成為微波技術應用的關鍵材料之一，以微波介質(zhì)陶瓷制作的各種微波器件，如介質(zhì)諧振器、濾波器及微波介質(zhì)天線等廣泛應用于微波技術的各個領域。

低介電常數(shù)類微波介質(zhì)陶瓷(ε_r20)主要應用于微波器件(如天線、微波集成電路)的介質(zhì)基板、電子器件(如半導體集成電路)的陶瓷封裝以及一些高端微波元件中。隨著微波技術的發(fā)展，此類微波介質(zhì)陶瓷材料的需求逐漸增加。目前，低介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷的研究體系主要包括Al₂O₃，Mg₂SiO₄，Y₂BaCuO₅等體系，雖然有些具有較低的介電常數(shù)，但是品質(zhì)因數(shù)較低，無法滿足更高的使用要求。

此外，目前的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備過程較為繁瑣，對工藝要求極為嚴格，一旦制取過程出現(xiàn)偏差會導致產(chǎn)品報廢，直接提升了制造成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種的低介電常數(shù)高性能微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法，制得的微波介質(zhì)陶瓷材料品質(zhì)因數(shù)較高，且制備工藝流程可靠，操作簡單，容錯率較高，可以降低制造成本、適合工業(yè)化生產(chǎn)和推廣；本發(fā)明的另一目的在于提供一種低介電常數(shù)高性能微波介質(zhì)陶瓷材料的應用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種低介電常數(shù)高性能微波介質(zhì)陶瓷材料，其化學式為SmNbO₄-xMgO，式中x為MgO的摩爾添加量，0.5≤x≤5。

本發(fā)明還提供了一種低介電常數(shù)高性能微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按化學計量式SmNbO₄-xMgO(0.5≤x≤5)中各元素的質(zhì)量比稱量化學原料Sm₂O₃、Nb₂O₅、MgO；

(2)將步驟(1)配置好的化學原料放入球磨罐中混合，加入無水乙醇作為球磨介質(zhì)，球磨6小時；

(3)將步驟(2)球磨后的原料置于干燥箱中于100℃烘干，烘干后的粉料過40目篩；

(4)將步驟(3)過篩后所得的粉料置于坩堝中，在1100℃進行煅燒2小時；

(5)對步驟(4)煅燒好的粉料進行處理，放入球磨機中，加入無水乙醇作為球磨介質(zhì)，球磨24小時；

(6)將步驟(5)球磨后的原料置于干燥箱中于100℃烘干，烘干后的粉料過40目篩；

(7)在步驟(6)烘干后的粉料中外加入石蠟，置于電阻爐上翻炒均勻，過80目篩；