[發明專利]超低介電常數微波介質材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910827915.2
• 申請日: 2019-09-03
• 公開（公告）號: CN110423093B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 李雷;洪文彬;陳湘明
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C04B30/00
• 分類號: C04B30/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開的超低介電常數微波介質材料，其表達式為(1?x)H₃BO₃?xTiO₂(0≤x≤0.3)、(1?x)H₃BO₃?xCaTiO₃(0≤x≤0.25)或(1?x)H₃BO₃?xSrTiO₃(0≤x≤0.2)。本發明中的微波介質材料由H₃BO₃相及含鈦的相TiO₂、CaTiO₃或SrTiO₃構成，在室溫至100℃的超低溫度下制備，兩相之間無化學反應。本發明中的微波介質材料具有超低介電常數(2.8～5.0)及高Qf值(20,000～146,000GHz)。本發明提供的微波介質材料可用于微波基板，其超低的介電常數可有效降低微波在基板中傳輸時的信號延遲，高Qf值可降低信號傳輸時的能量損失，而超低溫下的制備方法則為基板與微波電路的集成提供了便利。

技術領域

本發明涉及應用于通訊系統中的微波介質材料，尤其涉及一種具有超低介電常數的微波介質材料。

背景技術

低介電常數微波介質材料被廣泛應用于微波基板，是微波通訊領域中的關鍵材料之一，其基本性能要求為：低介電常數ε_r以降低微波在基板中傳輸時的信號延遲、高Qf值以減小信號傳輸過程中的能量損失。微波信號的延遲和能量損失均隨頻率的升高而增加，故微波通訊技術向更高頻率快速發展的趨勢對微波基板的低介電常數和高Qf值提出了更高的要求。到目前為止，應用于微波基板的材料通常為聚合物基材料，此類材料介電常數較低，一般為3～5，但Qf值偏低，通常10,000GHz。雖然很多陶瓷材料的Qf值遠高于聚合物基材料，但介電常數偏高，通常5。因此，開發同時具有超低ε_r(5)和高Qf值(20,000GHz)的微波基板材料對微波通訊技術的發展具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種超低介電常數微波介質材料及其制備方法，該材料同時具有超低介電常數和高Qf值。

本發明的超低介電常數微波介質材料表達式為(1-x)H₃BO₃-xTiO₂(0≤x≤0.3)、(1-x)H₃BO₃-xCaTiO₃(0≤x≤0.25)及(1-x)H₃BO₃-xSrTiO₃(0≤x≤0.2)。本發明中的微波介質材料由H₃BO₃相或者由H₃BO₃相及含鈦的相TiO₂、CaTiO₃或SrTiO₃構成，兩相之間無化學反應。

本發明的超低介電常數微波介質材料可用下述方法制備而成。

首先，將H₃BO₃粉末與TiO₂、CaTiO₃或SrTiO₃粉末按上述比例用濕式球磨法混合24小時，烘干后過篩。之后，往干燥粉末中加入重量百分比1～20％的去離子水或無水乙醇，混合均勻后倒于模具中，在室溫～100℃間施加50～200MPa的壓強，保持1～20分鐘，即制得所需致密的微波介質材料。

本發明的超低介電常數微波介質材料，其介電常數為2.8～5.0，Qf值為20,000～146,000GHz。將本發明提供的超低介電常數微波介質材料用于微波基板，可顯著降低微波在基板傳輸過程中的信號延遲及能量損失，從而滿足高端微波通訊技術對微波基板材料提出的更高要求。而其超低溫下的制備方法則為微波基板與電路的集成提供了便利。因此，本發明在工業上具有很高的應用價值。

具體實施方式