[发明专利]一种低损耗低介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低损耗低介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷材料包括xCaO‑ySiO₂+a wt.％CaB₂O₄+b wt.％SiO₂+c wt.％CuO+d wt.％MnO₂，0.8≤x≤1，0.8＜y≤1；其中，5≤a≤20，0.5≤b≤5，0.5≤c≤3，0.1≤d≤0.3；本发明制备得到的微波介质陶瓷材料具有较低的介电常数、较低介电损耗并且能在875‑950℃烧结致密的特性，能满足低温共烧陶瓷制备陶瓷天线、滤波器件、谐振器等微波器件应用要求。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料及其制备方法，特别是涉及一种低损耗、低介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着5G通讯对陶瓷滤波器迫切需求，近年来对微波介质材料研究成为了一个热点方向。微波介质陶瓷是指应用于微波频段电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，主要用于用作谐振器、滤波器、介质天线、介质导波回路等微波元器件，可用于移动通讯、卫星通讯和军用雷达等方面。

目前，低介电微波介质陶瓷材料主要有三种体系：微晶玻璃系：采用微晶玻璃或非晶玻璃，如：CaO-B₂O₃-SiO₂系微晶玻璃、MgO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃、BaO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃、Li₂O-Al₂O₃-SiO₂微晶玻璃；玻璃/陶瓷系由高熔点的陶瓷材料如Al₂O₃、AlN、SiO₂、混合物或其混合物添加低软化点玻璃相构成；主晶相形成低介电常数陶瓷材料。这些体系根据材料的不同用途各异。一般来说，在玻璃/陶瓷系的LTCC材料中低软化点玻璃起助熔作用，促进多相陶瓷复合材料致密化；陶瓷填料用来改善基板的机械强度、绝缘性和防止烧结时由于玻璃表面张力引起的曲翘。而现有技术制备方法复杂，且得到的低介电微波介质陶瓷材料并不能满足应用要求。

发明内容

发明目的：本发明的目的之一是提供一种低损耗、低介电常数微波介质陶瓷材料，克服现有技术所存在的不足，固相合成低损耗、低介电常数且能在小于1000℃烧结致密的微波介质陶瓷材料，以满足滤波器、谐振器的应用要求；本发明的目的之二是提供一种低损耗、低介电常数微波介质陶瓷材料的制备方法。

技术方案：本发明的一种低损耗低介电常数微波介质陶瓷材料，其包括如下组分：xCaO-ySiO₂、CaB₂O₄、SiO₂、CuO和MnO₂，0.8≤x≤1，0.8＜y≤1；以xCaO-ySiO₂的质量为100％，其他各组分所占xCaO-ySiO₂的质量百分比为：awt.％CaB₂O₄、bwt.％SiO₂、cwt.％CuO、dwt.％MnO₂，其中5≤a≤20，0.5≤b≤5，0.5≤c≤3，0.1≤d≤0.3。

即：xCaO-ySiO₂+awt.％CaB₂O₄+bwt.％SiO₂+cwt.％CuO+dwt.％MnO₂，0.8≤x≤1，0.8＜y≤1；其中，5≤a≤20，0.5≤b≤5，0.5≤c≤3，0.1≤d≤0.3。

本发明提供的微波介质陶瓷材料具有较低的介电常数、较低介电损耗并且能在875-950℃烧结致密的特性，能满足低温共烧陶瓷制备陶瓷天线、滤波器件、谐振器等微波器件应用要求。