一种低介电常数微波介质陶瓷及其制备方法

1.本发明涉及在微波频率使用的介质基板、谐振器与电子产品封装等微波元器件的介质陶瓷材料及其制备方法。


背景技术：

2.随着5g通信技术、通信网络技术与卫星通讯等现代通信的迅猛发展，人们对现代通信技术材料的小型化、低成本、低损耗及高稳定性的需求进一步增加。微波介质陶瓷作为现代通讯技术的核心元器件，由于其优良的介电电常数、高品质因子和低的谐振频率温度系数，作为介质谐振器/滤波器、介质天线、介质导波回路等微波电子元件广泛应用于移动通讯、卫星通讯、全球卫星定位系统、蓝牙设备及无线局域网等微波通讯系统中，设计和发掘具有优良微波介电性质的新型微波介质陶瓷材料是现代通信技术发展的关键。由于低相对介电常数、高品质因子q
×
f的微波介电陶瓷具有快信号传播速度和优良的选频特性，因此，低介电常数微波介质陶瓷已成为近年来的研究热点之一。具有a3b2c3o
12
通式的石榴石结构氧化物(a＝na
+
,ca
2+
,cd
2+
和稀土金属离子等，b＝li
+
,mg
2+
,zn
2+
,sc
3+
,zr
4+
,sb
5+
,w
6+
等，c＝li
+
,mg
2+
,zn
2+
,al
3+
,fe
3+
,ga
3+
,si
4+
,ge
4+
,v
5+
等)陶瓷表现出优异的微波介电性能。以镓酸盐石榴石sm3ga5o
12
为代表，其相对介电常数为ε
r
为12.35，q
×
f高达192173ghz。但材料制备所需的sm2o3和ga2o3的价格较高，为降低成本，选用更便宜的原料制备出具有更低介电常数且保持优良品质因子的新型微波介质陶瓷是目前微波元器件用介质陶瓷材料的重要发展方向。


技术实现要素：

3.本发明目的是提供一种制备成本更低的新型低介电常数微波介质陶瓷材料及其备方法。
4.本发明涉及的低介电常数微波介质陶瓷的化学组成为：ca3sb2ga2zno
12
。
5.所述的低介电常数结构微波介质陶瓷按以下步骤制备：
6.(1)将纯度为99.99％的caco3,sb2o5,ga2o
3,
zno干燥粉末按ca3sb2ga2zno
12
化学式称量配料；
7.(2)将步骤(1)中原料混合湿式手磨1
‑
2小时，溶剂为无水乙醇，烘干后在1100℃大气气氛中预烧8小时；
8.(3)往由步骤(2)制得的粉末再压制成型，最后在1240℃大气气氛中烧结8小时。
9.本发明制备的低介电常数微波介质陶瓷ca3sb2ga2zno
12
，其所用原料成本低、制备工艺简单，具有低的介电常数(～9)和良好的品质因子(q
×
f～15895ghz)，谐振频率温度系数为
‑
53.7ppm/℃，可满足低介电常数类介质基板通讯电子元件的应用要求。
附图说明
10.附图1为本发明实施例的x射线衍射图谱
具体实施方式
11.表1示出了本发明的具体实施例及其微波介电性能。其制备方法如上所述，通过粉末x
‑
射线衍射法对烧结后的陶瓷样品进行物相分析，图1是具体实施例的x射线衍射图谱，表明形成了单一物相。用圆柱介质谐振器法进行微波介电性能的评价。
12.本发明可广泛用于各种介质基板、谐振器与电子产品封装等微波器件的制造，可满足卫星通讯、全球卫星定位系统等介质基板系统的技术需要。
13.表1：
14.

技术特征：
1.本发明公开一种介电常数ε为9，品质因子与谐振频率乘积(q
×
f)为15895ghz，谐振频率温度系数(τ
f
)为
‑
53.7ppm/℃的新型低介电常数微波介质陶瓷及其制备方法，属于微波介质陶瓷制备技术领域，其化学组成为ca3sb2ga2zno
12
。2.根据权利要求1所述的微波介质陶瓷，其特征在于，该陶瓷按以下步骤制备：(1)将纯度为99.99％的caco3,sb2o5,ga2o
3,
zno干燥粉末按ca3sb2ga2zno
12
化学式称量配料；(2)将步骤(1)中原料混合湿式手磨1
‑
2小时，溶剂为无水乙醇，烘干后在1100℃大气气氛中预烧8小时；(3)往由步骤(2)制得的粉末再压制成型，最后在1240℃大气气氛中烧结8小时。

技术总结
本发明公开一种介电常数ε为9，品质因子与谐振频率乘积(Q


技术研发人员：杨利 杨小燕 匡小军
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：2021.07.23
技术公布日：2021/11/23