[發明專利]超低損耗的釔鋁石榴石微波介質陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011394237.4
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112321299B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 唐斌;周沫軻;李恩竹;袁穎;鐘朝位;張樹人
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01B3/12
• 分類號: H01B3/12;C04B35/505;C04B35/622
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

本發明提供一種超低損耗的釔鋁石榴石微波介質陶瓷材料，材料化學通式為Y_3?xAl_5?yR_zO₁₂，R為Mg²⁺,Ga³⁺,Si⁴⁺,Ti⁴⁺或Nb⁵⁺多種異價離子中的一種或多種；0≤x≤0.15,0≤y≤0.8且0.03≤z≤1.5；本發明還提供一種具有超低損耗釔鋁石榴石微波介質陶瓷材料的制備方法，包括步驟：配料、球磨、烘干過篩、預燒、干壓、冷等靜壓成型、真空燒結、氣氛控制退火。本發明制得的材料為典型的超低損耗石榴石型鋁基微波介電陶瓷，Q×f在180000GHz～220000GHz之間，相對介電常數ε_r在8～12之間，頻率溫度系數τ_f在?33ppm/℃～?22ppm/℃之間。配方中不含Pb，Cd等揮發性有毒金屬，性能穩定，原材料在國內供應充足，使高性能微波陶瓷的低成本化成為可能。

技術領域

本發明屬于電子信息功能材料制備技術領域，涉及一種通過調控釔鋁石榴石非化學計量比和添加劑含量而獲得超高Q值微波介質陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

微波介質陶瓷是指應用于微波(300MHz～300GHz)頻段電路中作為介質材料并完成一種或多種功能的陶瓷，是現代通信技術中的關鍵基礎材料，被廣泛應用于介質諧振器、濾波器、介質基片、介質波導回路、微波電容、雙工器、天線等微波元器件。在高頻微波電路中，許多微波器件需要使用介質陶瓷材料作為基板，使得微波陶瓷介質基板材料愈來愈成為微波器件、部件與整機系統中使用的關鍵性基礎材料。介電常數是介質陶瓷基板的關鍵性能，介電常數的范圍往往決定基板材料的適用方向。例如，相對介電常數低于15的基板適用于高速數字電路的設計；相對介電常數15～80的基板可很好地完成高頻線路的設計；相對介電常數高達20000的基板，則可使高容性器件集成到多層結構中。而發展低介電常數(≤20)的微波介質陶瓷材料以滿足高頻和高速的要求是微波介質陶瓷的重點研究發展方向。由于微波介質陶瓷材料的品質因數Q×f值越大，濾波器的插入損耗就越低，故高品質因素有利于實現微波器件良好選頻性，而接近于零的頻率溫度系數τ_f意味著器件的中心頻率隨環境溫度變化小，工作穩定性高。因此，研制在微波頻率下同時具有一定范圍內可調介電常數，超低損耗和接近于零的頻率溫度系數的微波介質陶瓷材料具有很大的應用價值。

釔鋁石榴石，Y₃Al₅O₁₂(YAG)，在可見光到中紅外波段都具有高的透過率，并且在光學、力學、熱學等方面也具有優異性能，在民用加工、醫療和軍事武器等領域有廣泛的應用前景。目前，釔鋁石榴石(Y₃Al₅O₁₂)陶瓷的光學性能已經被廣泛報道，但對其的微波介電性能的系統研究還相對鮮見。