[发明专利]一种低损耗三方晶系钨酸盐基微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低损耗三方晶系钨酸盐基微波介质陶瓷及其制备方法，该微波介质陶瓷的化学通式为Ca₃La₂W₂O₁₂，空间群为R3m，主要原料为CaCO₃、La₂O₃、WO₃高纯粉末。制备方法主要包括：配料、一次球磨、预烧、二次球磨、造粒压片、烧结。本发明通过调控制备工艺和烧结温度获得的微波介质陶瓷具有以下特点：品质因数Qf为32850～50500GHz，介电常数ε_r为15.1～18.7，制备工艺简单，成本较低，过程环保。本发明所提供的微波介质陶瓷可用于微波通讯系统中介质谐振器、滤波器、天线等无源器件的核心材料。

技术领域

本发明属于电子信息材料及其器件技术领域，具体涉及一种低损耗三方晶系钨酸盐基微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是指应用于微波频段(300MHz–300GHz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的低损耗介质陶瓷。

近几十年来，随着无线通讯技术的迅猛发展，微波介质陶瓷作为微波通讯系统中无源器件(包括谐振器、滤波器、天线等)的关键材料而得到了广泛关注。此外，随着人们对信息传输内容、速度及质量等要求的不断提高，新一代信息技术如5G移动通信，物联网(IoT)技术等不断涌现，微波通信频率逐渐朝着微波更高频段方向发展。由电介质经典色散理论可知，介电损耗随频率的增加而逐渐增大。因此，为满足微波介质陶瓷的应用需求，学术界和工业界对微波介质陶瓷的综合性能、尤其是低损耗化提出了更高的要求。科学家们正在积极开发低损耗微波介质陶瓷(即高品质因数Qf30000GHz)的新型微波介质陶瓷以抑制信号能量衰减；同时关注介电常数ε_r的提高以实现器件的小型化。

目前，钨酸盐基微波介质陶瓷得到了广泛研究，其中所研究的成分主要以Li₂WO₄和MWO₄(M＝Mg、Ca、Sr等)为主。然而，这类陶瓷通常为单斜晶系，空间群为C2/c，并且介电常数往往较低(ε_r10)，不能够很好地满足器件小型化的需要。

发明内容

基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种低损耗三方晶系钨酸盐基微波介质陶瓷及其制备方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种低损耗三方晶系钨酸盐基微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)配料：将原料CaCO₃、La₂O₃、WO₃按照Ca₃La₂W₂O₁₂的化学计量比3：1：2进行配比；

(2)混料：将配料得到的物料、球磨珠、无水乙醇按照预设的质量比置于球磨机中进行湿法球磨，得到泥浆状原料；

(3)烘干：将步骤(2)的泥浆状原料置入烘箱中烘干至恒重，得到干燥的混合料；

(4)预烧：将步骤(3)的混合料过筛分散，然后置入高温炉中预烧，制得Ca₃La₂W₂O₁₂粉体；

(5)球磨：将步骤(4)的Ca₃La₂W₂O₁₂粉体加入无水乙醇，置于球磨机中研磨，形成Ca₃La₂W₂O₁₂浆料；