[发明专利]YAM低介微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子信息功能材料与器件技术领域，具体涉及一种具有低介电 常数以Y₄Al₂O₉为主晶相的微波介质陶瓷材料及其制备方法，适合用作介质基板 材料，还可以制作成现代通信技术中的介质谐振器、介质滤波器等微波通信元 器件。

背景技术

铝酸盐微波介质陶瓷材料，是一类具有较高烧结温度(＞1550℃)和良好热 稳定性的低介陶瓷材料，容易获得单一、稳定的相成分，是高温微波介质基板 的理想材料。

在Y₂O₃-Al₂O₃系相图中，存在着Y₃Al₅O₁₂(YAG)、YAlO₃(YAP)和 Y₄Al₂O₉(YAM)三种稳定晶相。具有石榴石结构的YAG单晶材料的介电常数为 10.6，具有非常高的品质因数Q×f值达1050000GHz。2009年，Kagomiya(I. Kagomiya,Y.Matsuda,K.Kakimoto,etal.,MicrowavedielectricpropertiesofYAG ceramics,Ferroelectrics387(1)(2009)1–6)通过固相反应法制备了YAG陶瓷，在 1650℃烧结24h获得的样品相对密度达99.6％，具有优异的微波介电性能：介电 常数ε_r＝10.5、品质因数Q×f＝440000GHz，频率温度系数τ_f＝－50ppm/℃。2013 年，Sunny(A.Sunny,V.Viswanath,K.P.Surendran,etal.,TheeffectofGa³⁺additiononthesinterabilityandmicrowavedielectricpropertiesofRE₃Al₅O₁₂(Tb³⁺, Y³⁺,Er³⁺andYb³⁺)garnetceramics,Ceram.Int.40(3)(2014)4311–4317)在1650℃ 烧结4h制备的纯YAG陶瓷具有96％的相对密度，微波介电性能为：ε_r＝10.6、 Q×f＝65000GHz、τ_f＝－45ppm/℃，在制备方法基本一致的情况下，Q×f值比 Kagomiya的报道结果低了很多。对于YAP微波介质陶瓷，Cho(S.-Y.Cho,I.-T. Kim,andK.S.Hong.Microwavedielectricpropertiesandapplicationsofrareearth aluminates.J.Mater.Res.14(1999)114–119)在1999年报道的微波介电性能为： ε_r＝15.7、Q×f＝58000GHz、τ_f＝－59ppm/℃。

目前，同属Y₂O₃-Al₂O₃系的YAM晶相，还没有制备成介质陶瓷并进行微波 介电性能表征的报道。

发明内容

本发明的目的在于制备一种以YAM为主晶相的新型低介微波介质陶瓷材 料及其制备方法，进一步丰富高性能Y₂O₃-Al₂O₃系微波介质基板材料的种类。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种YAM低介微波介质陶瓷，包括基料和烧结助剂；所述基料的化学式结 构为Y₄Al₂O₉；所述基料的原料包括Y₂O₃和Al₂O₃；所述烧结助剂包括TEOS 和MgO；所述TEOS占所述基料总量的百分比为xwt％，其中，x＝0.8～1.0； 所述MgO占所述基料总量的百分比为ywt％，其中，y＝0.2～0.5。