[发明专利]一种低介低损耗高导热的微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开一种低介低损耗高导热的微波介质陶瓷及其制备方法。所述微波介质陶瓷的化学通式为MgAl₂O₄‑xMgO+y wt%M，M为Nb₂O₅、AlCl₃、MgCl₂或者煅烧后为MgO或Al₂O₃的盐类中的至少一种；其中x为MgO与MgAl₂O₄的摩尔比，M的质量是MgAl₂O₄与MgO质量之和的y wt%，且0≤x≤1，0≤y≤1，x、y不同时为0。

技术领域

本发明属于微波介质陶瓷技术领域，具体涉及一种低介电常数、超低介电损耗、高导热系数的微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

微波器件要求量随着社会的发展越来越大，特别是中低介电常数和极低微波损耗系列陶瓷。这种陶瓷既可以满足通信机的可移动性、便携性、小型化、微型化的要求，又可以满足在微波范围具有高性能、高可靠性工作特性要求，得到广泛关注。

现有的制作的镁铝尖晶石微波介质陶瓷很少同时满足低介电常数与超高值两个条件，据文献报道现有的镁铝尖晶石陶瓷介电常数为7.9，而品质因数只有82000GHZ，无法满足现有生产的需求。

发明内容

本发明攻克了陶瓷介质品质因数(Q值)较低的技术难题，提供一种低介电常数、超高品质因数及高导热的微波介质陶瓷及其制备方法。

第一方面，本发明公开一种低介低损耗高导热的微波介质陶瓷，所述微波介质陶瓷的化学通式为MgAl₂O₄-xMgO+y wt％M，M为Nb₂O₅、AlCl₃、MgCl₂或者煅烧后为MgO或Al₂O₃的盐类中的至少一种；其中x为MgO与MgAl₂O₄的摩尔比，M的质量是MgAl₂O₄与MgO质量之和的ywt％，且0≤x≤1，0≤y≤1，x、y不同时为0。

与传统镁铝尖晶石制备方法相比，本发明将过量的MgO应用到镁铝尖晶石微波介质陶瓷粉体的制备过程中，一方面向镁铝尖晶石中添加MgO可以抑制镁铝尖晶石晶粒的长大，获得晶粒大小相对均匀且显微形貌致密的介质陶瓷，同时也弥补了高温条件下Mg组分的挥发，明显提高了镁铝尖晶石的各项性能；另一方面减少了Mg元素在多次破碎过程中的损失，确保了大批量制备的均匀性。通过添加少量的M，能够改善富镁镁铝尖晶石晶界处损耗，提高材料的Qf值(低损耗)和导热系数。

较佳地，0.5≤x≤1，0.3≤y≤0.8。在该范围内获得的微波介质陶瓷性能稳定，可重复性好。

较佳地，所述微波介质陶瓷的密度为3.48～3.51g/cm³。此时相对密度为97％～98％，样品较致密。

较佳地，所述微波介质陶瓷的导热系数为16～18W/(m·K)，介电常数为8.0～8.6，品质因数为180000～220000GHz。

另一方面，本发明还提供了上述低介低损耗高导热的微波介质陶瓷的制备方法，包括：

以活性镁和活性铝为原料，按照MgAl₂O₄-xMgO的化学计量组成称料，球磨烘干，于1150～1350℃预烧4～8小时，得到预烧粉体；

向预烧粉体里加入M，球磨烘干，再加入粘结剂，经造粒和成型后，得到胚体；

将胚体在1500～1680℃烧结4～8小时，得到所述微波介质陶瓷。