一种低介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于电子信息材料，具体地，涉及一种低介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着微波通讯电子的使用频率向越来越高的频段发展，相应的信号滤波器器件对作为主要信号载体的微波介质陶瓷的性能也要求日益严苛。目前5g有向5.5g甚至6g发展的趋势，相应的通讯频段频率又会大大增加。众所周知，滤波器尺寸一定的条件下，其所使用的微波介质介电常数越小则相应的谐振频率则越高。因此，在ltcc领域中，为了实现与银电极共烧，需要一种烧结温度低于900℃，介电常数7±1，介质损耗小于0.1％，并具有较好的瓷体强度的材料，这对低温共烧滤波器用微波介质陶瓷而言是一个很好的发展方向。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种低介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用；该微波介质陶瓷材料可以在低温烧结(850～900℃)的条件下保持以下的微波性能：介电常数dk＝7±1，介质损耗df≤0.1％，谐振频率温度系数τf的绝对值小于30ppm/℃，可满足微波通信中信号滤波的技术需求，具有重要的工业应用价值。

2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

3、本发明一方面提供了一种低介电常数微波介质陶瓷材料，其组成表达式为amgo-bsio2-cbaco3-dzno-ecaco3-fal2o3，其中，a、b、c、d、e、f分别表示质量百分比，并满足以下条件：25％≤a≤29％，29％≤b≤33％，19％≤c≤23％，11％≤d≤15％，3％≤e≤7％，0.5％≤f≤2.5％，a+b+c+d+e+f＝100％。

4、进一步的，该微波介质陶瓷材料的烧结温度为850～900℃，介电常数为6～8，介质损耗df≤0.1％，谐振频率温度系数τf为±30ppm/℃以内。

5、本发明另一方面提供了一种低介电常数微波介质陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

6、1)按照各组合物的质量百分比分别称量mgo、sio2、baco3、zno、caco3、al2o3，将所称取的物料混合充分后球磨，球磨后经烘干、过筛放入刚玉坩埚中，然后保温预烧，得到粉料基材；

7、2)将上述步骤1)获得的粉料基材进行充分球磨，球磨后烘干、造粒、过筛；

8、3)将步骤2)过筛后的颗粒料压制成型，最后经过烧结得到该低介电常数微波介质陶瓷材料。

9、进一步的，步骤1)的保温预烧过程的温度为600～800℃，保温预烧时间为3～5h。

10、进一步的，步骤3)中的烧结过程是在850～900℃下烧结3～8h。

11、进一步的，步骤2)中所述的造粒是将烘干后的粉体与粘结剂混合，然后制成微米级的球形颗粒。

12、进一步的，所述粘结剂选自聚乙烯醇溶液、聚乙烯醇缩丁醛溶液、丙烯酸溶液或甲基纤维素中的至少一种。

13、进一步的，步骤3)中，颗粒料被压制成直径为10mm、高度为6mm的圆柱体。

14、本发明还提供了该低介电常数微波介质陶瓷材料在ltcc滤波器中的应用。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、本发明的微波介质陶瓷采用mgo、sio2、baco3、zno、caco3、al2o3烧结而成，烧结而成的微波介质陶瓷中的主晶相为mgsio3，微波介质陶瓷中还有ba-zn-ca-al-si-o玻璃相；mgsio3晶相具有低介电常数、高品质因数、低烧结温度及负谐振频率温度系数的特性，ba-zn-ca-al-si-o玻璃相具有低熔点及正频率温度系数特性；玻璃相可以对主晶相mgsio3进行温度系数调制和降烧，最终获得具有低烧结温度，介电常数在7附近，而且介质损耗较小、频率温度系数很小的ltcc用微波介质陶瓷材料。

17、本发明的微波介质陶瓷可以在低温烧结(850～900℃)的条件下保持以下的微波性能：介电常数dk＝7±1，介质损耗df≤0.1％，谐振频率温度系数τf为30ppm/℃以内，可满足微波通信中信号滤波的技术需求，具有重要的工业应用价值。

技术特征：

1.一种低介电常数微波介质陶瓷材料，其特征在于：其组成表达式为amgo-bsio2-cbaco3-dzno-ecaco3-fal2o3，其中，a、b、c、d、e、f分别表示质量百分比，并满足以下条件：25％≤a≤29％，29％≤b≤33％，19％≤c≤23％，11％≤d≤15％，3％≤e≤7％，0.5％≤f≤2.5％，a+b+c+d+e+f＝100％。

2.根据权利要求1所述的一种低介电常数微波介质陶瓷材料，其特征在于：该微波介质陶瓷材料的烧结温度为850～900℃，介电常数为6～8，介质损耗df≤0.1％，谐振频率温度系数τf为±30ppm/℃以内。

3.一种如权利要求1或2所述的低介电常数微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的低介电常数微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤1)的保温预烧过程的温度为600～800℃，保温预烧时间为3～5h。

5.根据权利要求3所述的低介电常数微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中的烧结过程是在850～900℃下烧结3～8h。

6.根据权利要求3所述的低介电常数微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述的造粒是将烘干后的粉体与粘结剂混合，然后制成微米级的球形颗粒。

7.根据权利要求6所述的低介电常数微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述粘结剂选自聚乙烯醇溶液、聚乙烯醇缩丁醛溶液、丙烯酸溶液或甲基纤维素中的至少一种。

8.根据权利要求3所述的低介电常数微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，颗粒料被压制成直径为10mm、高度为6mm的圆柱体。

9.权利要求1或2所述的低介电常数微波介质陶瓷材料在ltcc滤波器中的应用。

技术总结
本发明公开了一种低介电常数微波介质陶瓷材料，其组成表达式为aMgO‑bSiO2‑cBaCO3‑dZnO‑eCaCO3‑fAl2O3，其中，a、b、c、d、e、f分别表示质量百分比，并满足以下条件：25％≤a≤29％，29％≤b≤33％，19％≤c≤23％，11％≤d≤15％，3％≤e≤7％，0.5％≤f≤2.5％。本发明还公开了该微波介质陶瓷材料的制备方法和应用。本发明的微波介质陶瓷可以在低温烧结(850～900℃)的条件下保持以下的微波性能：介电常数Dk＝7±1，介质损耗Df≤0.1％，谐振频率温度系数τf的绝对值小于30ppm/℃。

技术研发人员：吉岸,金镇龙,张彬
受保护的技术使用者：无锡鑫圣慧龙纳米陶瓷技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19