[發明專利]一種低介低損Ca-Al-B基微波介質陶瓷材料

有效

• 申請號: 202011072559.7
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112194466B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 李恩竹;溫擎宇;楊鴻程;孫成禮;鐘朝位;張樹人
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622;C04B35/634
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

本發明屬于電子陶瓷及其制造領域，涉及一種低介低損Ca?Al?B基微波介質陶瓷材料及其制備方法。本發明首次將CaO?Al₂O₃?B₂O₃三元體系的典型代表CaAl₂B₂O₇作為低介低損Ca?Al?B基微波介質陶瓷材料應用，提供的低介低損Ca?Al?B基微波介質陶瓷材料，其原料組成為CaCO₃、Al₂O₃和H₃BO₃，化學通式為CaAl_2xB₂O₇(x＝0.25～1)，主晶相為CaAl₂B₂O₇，利用固相燒結法制備，其預燒溫度為750℃～900℃，燒結溫度為930℃～1040℃，具有低介電常數(4～6)，損耗低至2.14×10^?4，頻率溫度系數?20～?30ppm/℃。本發明為低介低損介質陶瓷材料提供了一種新的選擇。

技術領域

本發明屬于電子陶瓷及其制造領域，涉及一種低介電常數、低介電損耗Ca-Al-B基微波介質陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

5G是實現萬物互聯的基礎，與4G相比5G的通信頻率進入通信頻率更高的微波頻段，擁有極低的網絡時延，更快的傳輸速率和更大的容量。在5G通信中需要能夠實現高度集成化、低損耗和低延時的新型材料，因此，開發出能夠滿足5G高頻高速傳輸要求的具有低介電常數低介電損耗的微波介質陶瓷具有重要的工業應用價值。

低介電常數基板材料一般有低熔點玻璃+陶瓷系、微晶玻璃系、聚合物陶瓷和單相陶瓷。低熔點玻璃+陶瓷系、微晶玻璃系和聚合物陶瓷能夠實現很低的介電常數，但介電損耗較大，目前傳輸損耗最小的電路板就是陶瓷電路板，陶瓷基板擁有相比其他有機材料基板更高的導熱度，和硅芯片的熱膨脹系數也更為匹配，可以有效解決導熱問題，在溫度過高或是溫差過大時，也不容易導致脫焊等問題。

目前，眾多研究人員傾力探尋新型的微波介質陶瓷材料設計新型電子器件以促進通信技術行業的發展，在相對介電常數為3.8～1100的范圍內已有許多商用多功能器件。對于相對介電常數臨近5的材料體系，報道稱可作為LTCC基板候選材料的有Li₂WO₄和Li₂MoO₄以及CaO-B₂O₃-SiO₂玻璃陶瓷體系。迄今為止，低介硼酸鹽的陶瓷體系的研究主要集中于研究ZnO-B₂O₃體系，因此面對當前5G時代的到來，現有的低介低損介質陶瓷材料在參數性能以及可選擇面上或有不足。

發明內容

針對上述存在問題或不足，為解決現有低介低損介質陶瓷材料在參數性能以及可選擇面上的不足問題，本發明了提供了一種低介低損Ca-Al-B基微波介質陶瓷材料，其預燒溫度為750℃～900℃，燒結溫度為930℃～1040℃，具有低介電常數(4～6)，損耗低至2.14×10^-4，頻率溫度系數-20～-30ppm/℃。

具體技術方案如下：

一種低介低損Ca-Al-B基微波介質陶瓷材料，其原料組成為CaCO₃、Al₂O₃和H₃BO₃，化學通式為CaAl_2xB₂O₇，x＝0.25～1，主晶相為CaAl₂B₂O₇，通過固相法制備。

上述低介低損Ca-Al-B基微波介質陶瓷材料的制備方法如下：