[发明专利]一种适用于5G毫米波通讯应用的低介微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于无线通讯用介质陶瓷领域，具体涉及一种适用于5G毫米波通讯应用的低介微波介质陶瓷材料及其制备方法，其主要原料为CaCO₃、Ga₂O₃高纯粉末，制备方法为标准固态反应法。通过调控加工工艺和烧结条件获得了优异的微波介电性能，在未来毫米波段无线通讯技术领域有极大的应用价值。

技术领域

本发明属于电子陶瓷技术领域，具体涉及一种适用于5G毫米波通讯应用的低介微波介质陶瓷材料CaGa₂O₄及其制备方法。

背景技术

随着无线通讯技术的迅猛发展，近年来手机、WIFI、卫星与雷达等通信频段逐渐朝亚毫米波-毫米波段方向发展。无线通讯系统中作为滤波器、谐振器、振荡器等关键元器件的微波陶瓷材料成为面向毫米波通信发展的关键材料。不同于2G/3G/4G通讯工作在6GHz频段以下，未来亚毫米波(24GHz-30GHz)与毫米波段(60GHz-78GHz)通讯为保证极快的信号传播速度，要求信号延迟时间低于1毫秒。因此，在毫米波通讯元器件中便要求微波介质陶瓷具有尽可能低的介电常数(ε_r10)以提高微波器件信号响应、降低微波信号传输的延迟；同时，微波介质陶瓷需要具备高Qf值(Qf10000GHz)以增强器件的选频特性与降低能量传递损耗；最后，为满足微波元器件在不同环境温度下能够正常工作，微波介质陶瓷的谐振频率温度系数(τ_f)需要尽可能近零。近年来，随着5G通讯研究与产业布局的推进，(亚)毫米波通信电路中高端元器件的需求量急剧增大。为了促进信息技术的发展，开发出信号传输、响应速度快，温度稳定性强，信号传输质量高、传输损耗小、温度稳定性高的低介电常数微波介质陶瓷，已经成为各国通讯领域研究的重要课题。

因此，为促进未来通讯技术的发展，亟需开发具有优异性能的低介微波介质陶瓷材料，以丰富(亚)毫米波段无源器件的材料需求。

发明内容

针对现有信息通信技术领域向亚毫米波-毫米波高频通讯方向发展的需要，本发明提供一种适用于5G毫米波通讯应用的低介微波介质陶瓷材料及其制备方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种适用于5G毫米波通讯应用的低介微波介质陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)配料：将原料CaCO₃、Ga₂O₃按照CaGa₂O₄的化学计量比1：1进行配比；

(2)混料：将配料得到的物料、球磨珠、无水乙醇按照1：5：2的质量比置于球磨机中进行湿法球磨，得到泥浆状原料；

(3)烘干：将步骤(2)的泥浆状原料置入烘箱中烘干至恒重，得到干燥的混合料；

(4)预烧：将步骤(3)的混合料过筛分散，然后置入高温炉中预烧，预烧温度为900～1100℃，制得CaGa₂O₄粉体；

(5)二次球磨：在步骤(4)所得的CaGa₂O₄粉体中加入无水乙醇和球磨珠，置于球磨机中研磨，形成CaGa₂O₄浆料；

(6)烘干：将步骤(5)的CaGa₂O₄浆料置于烘箱中烘干至恒重，得到CaGa₂O₄粉体；

(7)造粒：将步骤(6)的CaGa₂O₄化合物粉末过100目标准筛，取筛下料加入聚乙烯醇溶液，混合均匀后将粉料颗粒过60目标准筛，取筛下料压制成圆柱体生坯；