[发明专利]氧化铝晶须掺杂的低介微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种氧化铝晶须掺杂的低介微波介质陶瓷材料及其制备方法，包括质量分数为77.55‑95.54wt％的复相陶瓷基料和4.46‑22.45wt％的掺杂剂，掺杂剂分散在所述复相陶瓷基料中，复相陶瓷基料包括Al₂O₃、TiO₂、MgO、CaO，掺杂剂包括占陶瓷材料4‑20wt％的氧化铝晶须和0.46‑2.45wt％的调解电性能掺杂剂。通过在复相陶瓷基料中掺杂氧化铝晶须和调解电性能掺杂剂，氧化铝晶须具有较高的机械强度和较高的弹性模量，可极大地改善复相陶瓷的抗弯强度和抗热震性能，调解电性能掺杂剂能够改善低介微波介质陶瓷材料的电性能；且掺杂有氧化铝晶须的低介微波介质陶瓷材料具有良好的综合性能，可靠性更强，可满足介质谐振器与滤波器等微波元器件向小型化发展的要求，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于5G微波介质陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种氧化铝晶须掺杂的低介微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着移动通讯与卫星通讯技术的迅速发展，随着电子元器件不断向高频化、微型化、集成化、模块化、多功能化的方向发展，人们对元器件的性能要求越来越高。而随着5G网络快速普及，用于谐振器、滤波器、隔离器、移相器等射频元器件的微波介质陶瓷已经成为近年来功能陶瓷最活跃的研究领域之一。相比其他材料而言，微波介质陶瓷具有适当的介电常数(ε_r)，较低介电损耗(tanδ)和近零的谐振频率温度系数(τ_f)的优良介电性能，还具有良好的力学性能和化学稳定性，但是，因为陶瓷其固有的脆性，在快速加热或者由高温极速冷却的过程中容易产生微裂纹，随着微裂纹迅速增多和扩展，可能导致微波介质陶瓷器件失效、剥离等灾难性破坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决现有复相微波介质陶瓷材料存在的综合性能有待提升的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种氧化铝晶须掺杂的低介微波介质陶瓷材料，包括质量分数为77.55-95.54wt％的复相陶瓷基料和质量分数为4.46-22.45wt％的掺杂剂，所述掺杂剂分散在所述复相陶瓷基料中，所述复相陶瓷基料包括Al₂O₃、TiO₂、MgO、CaO，所述掺杂剂包括占所述低介微波介质陶瓷材料质量分数为4-20wt％的氧化铝晶须和0.46-2.45wt％的调解电性能掺杂剂。

进一步地，所述氧化铝晶须为纤维状α-氧化铝晶须，直径为0.5μm-1.0μm，长度为10μm-15μm。

进一步地，所述调解电性能掺杂剂包括CeO₂、ZrO₂、SiO₂、Y₂O₃中的至少一种。

进一步地，所述调解电性能掺杂剂由CeO₂、ZrO₂、SiO₂、Y₂O₃组成，所述调解电性能掺杂剂各组分在所述低介微波介质陶瓷材料中的质量分数分别为：CeO₂为0.04-1wt％、ZrO₂为0.04-1.2wt％、SiO₂为0.05-0.15wt％、Y₂O₃为0.01-0.1wt％。

进一步地，所述复相陶瓷基料各组分在所述低介微波介质陶瓷材料中的质量分数分别为：Al₂O₃为87.7wt％-90.2wt％、TiO₂为9.33wt％-11.72wt％、MgO为0.42wt％-0.52wt％、CaO为0.05wt％-0.06wt％。