[发明专利]一种超低介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超低介电常数微波介质陶瓷材料，由以下质量百分比组分原料烧结制成：熔融硅微粉占93～95％，纳米石英粉占2～4％，CaF₂占0.5～2.5％，MnO₂占0.5～2.5％，所述超低介电常数微波介质陶瓷材料的主物相是晶态SiO₂。本发明还公开了超低介电常数微波介质陶瓷材料的制备方法，S1、研磨混合CaF₂和MnO₂粉体；S2、混合熔融硅微粉及纳米石英粉并添加步骤S1获得的CaF₂和MnO₂混合粉体再进行湿法球磨得到混合物；S3、烘干步骤S2获得的混合物并造粒压制成坯料，将坯料进行烧结得到陶瓷材料。本发明超低介电常数微波介质陶瓷材料原料来源广泛、制备方法简便，有利于实际生产应用，获得的陶瓷材料介电常数低，谐振频率温度系数近零，可广泛应用于微波基板、导弹天线罩等微波器件的制造。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷材料及其制备方法，特别是涉及一种超低介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

在微波通讯系统中，微波介质材料作为各类微波元器件的主体制作材料，其性能对整个通讯系统的稳定和通讯质量起着关键作用。近年来，随着无线通讯、无线网络、卫星电视直播、蓝牙、全球定位系统以及军用制导等技术迅猛发展，微波设备的高频化、集成化、高稳定性和低成本化已成为必然趋势，如今的通讯频率不断提高，使得信号延迟、设备发热量增大、系统稳定性变差等一系列问题日益明显。

在微波介质材料中，低介电常数材料能够减少介质材料与电极间的交互耦合作用，提高信号传输速率，近零的谐振频率温度系数能够提高系统的稳定性。在众多的微波介质材料体系中，SiO₂陶瓷材料具有成本低廉，性能可靠等优势，是一种极具商业潜力的低介电常数微波介质陶瓷材料。然而，制备高性能SiO₂微波介质陶瓷材料存在以下问题：SiO₂在1600℃以上方可烧结成瓷，且致密度不高，助剂的引入虽然可以降低烧结温度，但同时也会引起介电常数大幅上升，无法改善电子元件的信号传输速率，同时SiO₂陶瓷负的谐振频率温度系数容易导致其工作频率不稳定，无法保证信号的精确收发。因此，研发超低介电常数、近零谐振频率温度系数的SiO₂基微波介质陶瓷材料是目前亟待解决的关键问题。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种超低介电常数微波介质陶瓷材料，其具有超低介电常数并且谐振频率温度系数接近于零，解决现有材料介电常数和谐振频率温度系数高，烧结特性差等问题。本发明还提供了一种超低介电常数微波介质陶瓷材料的制备方法。

本发明技术方案如下：一种超低介电常数微波介质陶瓷材料，由以下质量百分比组分原料烧结制成：熔融硅微粉占93～95％，纳米石英粉占2～4％，CaF₂占0.5～2.5％，MnO₂占0.5～2.5％，所述超低介电常数微波介质陶瓷材料的主物相是晶态SiO₂。

进一步的，所述超低介电常数微波介质陶瓷材料的介电常数为2.4～2.7，品质因数为21628～34451GHz，谐振频率温度系数为-5～7ppm/℃。

优选的，所述熔融硅微粉的纯度大于99％，结晶度为0～5％，粒度为1～1.5μm，纳米石英粉的纯度大于99.9％，粒度为500～600nm。

优选的，所述CaF₂和MnO₂为分析纯。