[发明专利]低损耗低介电常数的微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制备领域，具体涉及一种低损耗低介电常数的微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

目前，微波介质陶瓷材料正在为微波电路的小型化、集成化和高品质化作出重要贡献。微波介质陶瓷材料在现代通信技术特别是移动通信技术领域中具有基础性地位，对其持续不断的研究开发已成为移动通信技术发展的重要推动力。但是，常见的微波介质陶瓷材料大多具有烧结温度高的固有缺点，极大地限制了其在微波电路与器件中的应用，在现有研究中，将固有烧结温度高的微波介质陶瓷材料用中温或低温烧结多是以牺牲材料性能为代价的。因此，研究具有低损耗低介电常数的微波介质陶瓷材料对其在移动通信领域的应用与发展具有重要作用。

镧系微波介质陶瓷通常具有优异的微波介质性能，比较典型的材料是LaAlO₃和LaGaO₃，此外，LaYbO₃和LaLuO₃等镧系微波介质陶瓷也受到了一定的关注。这些镧系陶瓷材料的介电常数一般小于30，而Qf₀均大于10000GHz，介电损耗值较小，不足之处在于这些陶瓷材料的谐振频率温度系数都不为零，需要经过掺杂或者改性以调整其温度系数，镧系微波介质陶瓷材料的烧结温度也比较高，例如LaAlO₃的烧结温度达到1600℃。LaBO₃材料作为一类新型的镧系微波介质陶瓷，其烧结温度相对较低（≤1300℃），且具有良好的微波介电性能，另外，LaBO₃陶瓷的组成元素之一硼（B）在地球中的储量较大，相比于上述几种镧系陶瓷材料，成本较为低廉。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有低介电常数、低介电损耗、且可中温烧结的微波介质陶瓷，还提供一种工艺简单、成本低廉、对环境友好的低损耗低介电常数的微波介质陶瓷的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种低损耗低介电常数的微波介质陶瓷，所述微波介质陶瓷的化学式为LaBO₃，所述微波介质陶瓷的介电常数为10～13，品质因数Qf₀为70000GHz～78000GHz，谐振频率温度系数为-48ppm/℃～-57ppm/℃。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种低损耗低介电常数的微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）将La₂O₃与B₂O₃或者La₂O₃与H₃BO₃按照LaBO₃的化学计量比进行混合，所得混合物经球磨、固液分离和干燥得到复合粉体，将复合粉体升温至700℃～1000℃预烧2h～8h，得到陶瓷粉体，对陶瓷粉体进行球磨、烘干和过筛，得到LaBO₃粉体；

（2）对LaBO₃粉体进行造粒，得到陶瓷粉末团聚体，将陶瓷粉末团聚体压制成坯体，然后将坯体在400℃～500℃下进行排胶，排胶后升温至1275℃～1325℃下烧结4h～6h，得到低损耗低介电常数的微波介质陶瓷。

上述的方法中，所述球磨优选行星球磨，球磨时间优选2h～8h，球磨介质优选氧化锆球和去离子水、或者氧化锆球和异丙醇。

上述的方法中，所述过筛优选过100目筛。

上述的方法中，步骤（2）所述造粒过程中所用粘接剂优选聚乙烯醇溶液。

上述的方法中，步骤（2）中所述坯体的形状优选圆柱形，坯体的直径优选6mm～20mm，厚度优选3mm～10mm，采用粉末压片机进行压制，坯体的成型压力优选60MPa～160MPa。

上述的方法中，所述La₂O₃、B₂O₃和H₃BO₃的纯度优选大于99.9%。

本发明的制备方法在造粒过程中，粘接剂的加入量不宜过多，应以粉体容易成型、脱模为准，加入过多的粘接剂会恶化材料的介电性能。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明的微波介质陶瓷具有目前已知的镧系三元化合物中最低的介电常数和最低的介电损耗、并且烧结温度也相对较低，是一种新型的低介电常数和低介电损耗微波介质陶瓷。