[發(fā)明專利]一種毫米波器件用陶瓷材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010500175.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN111620680B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊月霞;應(yīng)紅;劉光明;楊彬;宋錫濱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東國(guó)瓷功能材料股份有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/195
• 分類號(hào): C04B35/195;C04B35/626
• 代理公司: 北京智橋聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11560
• 代理人: 江莉莉

本發(fā)明屬于陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種毫米波器件用陶瓷材料，并進(jìn)一步公開其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明所述毫米波器件用陶瓷材料，包括以下各組分：主燒塊成分及添加劑。主燒塊選擇低介電常數(shù)的Mg₂Al₄Si₅O₁₈，主燒塊通過固相法合成，保證材料的初步微波性能；添加劑包括Ca_(1?3m/2)R_mTiO₃及TiO₂，添加劑的作用主要為調(diào)整材料的微波性能及降低材料的燒結(jié)溫度，最終調(diào)整材料的諧振頻率溫度系數(shù)近0，調(diào)整材料的介電常數(shù)在5?10，具有較低的介電損耗，其性能可滿足毫米波器件的使用要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種毫米波器件用陶瓷材料，并進(jìn)一步公開其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

毫米波通常指30-300GHz的頻域(波長(zhǎng)為1-10毫米)的電磁波，其位于微波與遠(yuǎn)紅外波相交疊的波長(zhǎng)范圍，因而兼有兩種波譜的特點(diǎn)。近年來，毫米波的理論和技術(shù)分別代表著微波向高頻的延伸和光波向低頻的發(fā)展。尤其是隨著通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是5G通信時(shí)代的到來，對(duì)毫米波器件的需求量也日益增長(zhǎng)。對(duì)于高頻微波/毫米波領(lǐng)域，由于電磁波的波長(zhǎng)很短，勢(shì)必具有較低介電常數(shù)的材料具有更快的信號(hào)傳輸速度從而減小信號(hào)的失真缺陷；而除了要求介電常數(shù)低以外，對(duì)材料的介電損耗及諧振頻率溫度系數(shù)也有很高的要求。

目前，介電常數(shù)小于10的材料體系主要包括硅酸鎂體系、硅酸鋅體系、氧化鋁體系及三者的復(fù)合體系；其中，氧化鋁材料為三方晶系剛玉型結(jié)構(gòu)，雖然其介電常數(shù)通常在10左右，f*Q值也在500000左右，不過在燒結(jié)過程中卻存在燒結(jié)溫度過高的問題，并且所測(cè)得的諧振頻率溫度系數(shù)較大，難于滿足高性能材料的要求；而硅酸鎂體系和硅酸鋅體系的f*Q值則在160000左右，并且也存在諧振頻率溫度系數(shù)較大的問題。

因此，研究并開發(fā)適宜于毫米波元器件需求的高性能材料具有積極的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種毫米波器件用陶瓷材料，該陶瓷材料具有低的介電常數(shù)和低的介電損耗，高頻介電性能好，并且具有良好的溫度特性，在-40℃、25℃、110℃時(shí)的頻率溫度系數(shù)τf均接近零，溫度穩(wěn)定性高；

本發(fā)明的第二目的在于提供一種上述陶瓷材料的制備方法；

本發(fā)明的第三目的在于提供一種上述陶瓷材料用于制備毫米波介質(zhì)陶瓷體的用途；

本發(fā)明的第四目的在于提供一種由上述陶瓷材料制備的毫米波介質(zhì)陶瓷體；

本發(fā)明的第五目的在于提供一種上述毫米波介質(zhì)陶瓷體的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明包括以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種毫米波器件用陶瓷材料，以所述陶瓷材料的制備原料總量計(jì)，包括如下質(zhì)量含量的組分：

主料80-90wt％；

添加劑10-20wt％；

其中，

所述主料包括Mg₂Al₄Si₅O₁₈；

所述添加劑包括Ca_(1-3m/2)R_mTiO₃和TiO₂；

其中，所述R選自Nd元素、Sc元素、Y元素中的至少一種，且0.2m0.3。

進(jìn)一步的，所述的毫米波器件用陶瓷材料，以所述陶瓷材料的制備原料總量計(jì)，所述添加劑的質(zhì)量含量為：