[发明专利]一种陶瓷材料及其制备方法、聚四氟乙烯‑陶瓷复合材料及其制备方法和基板

说明书

技术领域

本发明涉及聚四氟乙烯技术领域，尤其涉及一种陶瓷材料及其制备方法、聚四氟乙烯-陶瓷复合材料及其制备方法和基板。

背景技术

随着无线通讯领域的快速发展，对电子元器件的要求越来越高，这对高频材料的性能提出更高的要求。目前，已经商品化的高频基板材料主要有：聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯醚(PPO)、环氧树脂复合材料(FR-4)三种材料。其中，聚四氟乙烯材料的应用范围较广，但是纯聚四氟乙烯基板的介电常数较小，品质因数较低，热导率小于1W/mK，很难在高频下使用。为了提高聚四氟乙烯材料的介电常数，美国罗杰斯公司提出了以聚四氟乙烯为基复合纤维布或复合陶瓷的新型基板技术，这种方法制备得到的基板在高频微波等领域获得了广泛的应用。

申请号为201310378774.3的中国专利公开了一种聚四氟乙烯复合微波陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：1、制备Zr-Ti基陶瓷粉体；包括以下具体步骤：1-1、以ZrO₂、TiO₂、Nb₂O₅、ZnO和MnCO₃为原料，按照Zr-Ti基陶瓷粉体分子式(1-x)ZrTi₂O₆-xZnNb₂O₆(0.25≤x≤0.45)控制ZrO₂、TiO₂、Nb₂O₅和ZnO的摩尔比，然后加入相当于ZrO₂、TiO₂、Nb₂O₅和ZnO总质量0.1％～1.0％的MnCO₃；1-2、将步骤1-1所准备原料进行第一次球磨，进一步使原料混合均匀；1-3、将步骤1-2所得一次球磨料在空气气氛和1000℃～1250℃温度条件下烧结2小时～5小时，得到Zr-Ti基陶瓷烧结料；1-4、将步骤1-3所得Zr-Ti基陶瓷烧结料进行第二次球磨、烘干、过筛，得到平均粒径在1μm～4μm的Zr-Ti基陶瓷粉体；2、将步骤1所得Zr-Ti基陶瓷粉体，加入无水乙醇超声混合后再加入水解后的偶联剂，继续超声混合一段时间使得偶联剂的羟基基团与Zr-Ti基陶瓷粉体表面的羟基基团发生充分缩合反应；3、将步骤2所得反应体系烘干后加入无水乙醇超声混合，然后加入聚四氟乙烯分散乳液继续超声混合一段时间使得偶联剂另一端的有机分子链结构与聚四氟乙烯分子链充分缠绕混合；4、将步骤3所得体系在90℃下进行旋蒸破乳处理，以去除无水乙醇；5、将步骤4所得体系采用去离子水洗涤后于120℃下烘干，得到块状聚四氟乙烯复合微波陶瓷材料；6、将步骤5所得块状聚四氟乙烯复合微波陶瓷材料打成粉体，然后放入模具中于340℃～380℃下热压烧结1小时～4小时，得到最终的聚四氟乙烯复合微波陶瓷基板。

虽然现有技术提供的这种方法制备得到的聚四氟乙烯复合微波陶瓷基板的介电常数较高，达到了6.4～7.8，在10GHz下的损耗较低，达到了1.4×10^-3～2.2×10^-3，介电常数温度系数绝对值较低，为-100±10ppm/℃，可用于制作需要高介电常数的微波电路基板。但是，这种方法制备得到的基板的品质因数较差，最高仅达到5600，而且温度频率系数较大，热导率较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种陶瓷材料及其制备方法、聚四氟乙烯-陶瓷复合材料及其制备方法和基板，本发明提供的聚四氟乙烯-陶瓷复合材料具有较高的介电常数、较低的损耗，品质因数较高，而且具有较低的温度频率系数以及较高的热导率。

本发明提供了一种陶瓷材料，具有式I所示的通式：

xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆式I；

式I中，0.25≤x≤0.4。

本发明提供了一种陶瓷材料的制备方法，包括：

将氧化锌、碳酸锂、五氧化二铌和二氧化钛进行混合，得到混合物；

将所述混合物进行煅烧，得到陶瓷材料；所述陶瓷材料具有式I所示的通式：

xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆式I；

式I中，0.25≤x≤0.4。

优选的，所述煅烧的时间为2小时～6小时。