[发明专利]氧化铝基微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及介质陶瓷领域，特别涉及氧化铝基微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是一种在微波频段电路中作为介质材料的新型功能电子陶瓷，其具有介电常数高、损耗低、频率温度系数小等特点。微波介质陶瓷可以制成介质谐振器、双工器、介质滤波器等微波元器件，应用于移动通讯、卫星通讯军用雷达和卫星定位导航系统等领域，以满足上述基站天馈系统中滤波单元小型化及第损耗等高性能指标的需要。

Al₂O₃作为一种重要的微波介质材料，其具有高的品质因子（在10GHz条件下Q＞14000）、相对低的介电常数(e≈10)和良好的热学（导热率＞30W/mK，热膨胀系数≈8ppm/℃）及力学性能（抗弯强度＞3000kg/cm²）。它作为通信介质谐振器和关键支撑材料主要应用在10～300GHz微波～亚毫米波的频率范围内，以及用在时钟的超稳定振荡器上和电路基版上。

目前，我国生产的Al₂O₃基微波介质陶瓷，采用高纯α-Al₂O₃通过成型煅烧制备而成，但是烧结温度过高，一般在1700℃以上，而且陶瓷的致密性差。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种氧化铝基微波介质陶瓷，烧结温度低，致密性好。

本发明提供了一种氧化铝基微波介质陶瓷，其化学组成的表达式为式（I）：

xα-Al₂O₃-（1-x）R（I）；

其中，x为0.965～0.99；

R为改性添加剂，包括第一添加剂和第二添加剂，所述第一添加剂为MgO、CaCO₃和SiO₂，所述第二添加剂为K₂O、Na₂O、ZnO、Y₂O₃和B₂O₃中的一种或多种；

MgO的含量为氧化铝基微波介质陶瓷的0.2mol%～1.5mol%；

CaCO₃的含量为氧化铝基微波介质陶瓷的0.03mol%～1mol%；

K₂O的含量为氧化铝基微波介质陶瓷的0mol%～0.5mol%；

Na₂O的含量为氧化铝基微波介质陶瓷的0mol%～0.6mol%；

ZnO的含量为氧化铝基微波介质陶瓷的0mol%～0.6mol%；

Y₂O₃的含量为氧化铝基微波介质陶瓷的0mol%～0.4mol%；

SiO₂的含量为氧化铝基微波介质陶瓷的0.3mol%～1.8mol%；

B₂O₃的含量为氧化铝基微波介质陶瓷的0mol%～0.5mol%。

优选的，Y₂O₃的含量为氧化铝基微波介质陶瓷的0.1mol%～0.3mol%。

优选的，ZnO的含量为氧化铝基微波介质陶瓷的0.1mol%～0.3mol%。

优选的，MgO的含量为氧化铝基微波介质陶瓷的0.4mol%～1.2mol%。

优选的，CaCO₃的含量为氧化铝基微波介质陶瓷的0.04mol%～0.5mol%。

优选的，SiO₂的含量为氧化铝基微波介质陶瓷的0.3mol%～1.3mol%。

本发明还提供了一种氧化铝基微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（A）将α-Al₂O₃、第一添加剂和第二添加剂进行球磨，烘干得到粉体；

所述第一添加剂为MgO、CaCO₃和SiO₂，所述第二添加剂为K₂O、Na₂O、ZnO、Y₂O₃和B₂O₃中的一种或多种；

（B）将所述粉体造粒，干压成型，得到压片；

（C）将所述压片在1450～1550℃烧结，得到氧化铝基微波介质陶瓷，其化学组成的表达式为式（I）：