[发明专利]一种低介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及材料科学领域，旨在提供一种低介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法。提供一种低介电常数微波介质陶瓷材料，该微波介质陶瓷材料的化学表达式为：(100‑x)wt％Ca₃Sn₂SiGa₂O₁₂+x wt％CaTiO₃+a wt％CaF₂；其中，a为CaF₂占Ca₃Sn₂SiGa₂O₁₂与CaTiO₃总质量的质量分数，其中0x≤10，2≤a≤5。本发明制备获得的微波介质陶瓷材料具有介电常数低、Q×f值高、谐振频率温度系数稳定、烧结温度低的优点。相对于现有Ca₃Sn₂SiGa₂O₁₂体系陶瓷材料，本发明在实际应用方面具有显著的优越性。本发明制备工艺简单、重复性好、普适性强，在滤波器、天线、介质基片等微波器件具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于材料科学领域，具体涉及一种低介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着5G移动通信、卫星通信和无线网络等技术的快速发展，微波器件不断朝着高频化、高速化和轻量化的方向发展，这对微波介质陶瓷材料提出了更高的要求：低介电常数，来满足高信号传输速率；高品质因数Q×f值，减少器件中的信号传输损耗；低烧结温度，有效控制材料微观结构和节约能源；稳定的谐振频率温度系数。Ca₃Sn₂SiGa₂O₁₂具有低介电常数和极高的品质因数，非常满足目前微波器件的需求，具有广阔的应用前景。但Ca₃Sn₂SiGa₂O₁₂体系烧结温度较高(1430℃)，谐振频率温度系数较差(-46ppm/℃)，限制了其实际应用。因此，开发具有低烧结温度和稳定谐振频率温度系数的Ca₃Sn₂SiGa₂O₁₂体系低介电常数微波介质陶瓷具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有材料体系及技术的不足，提供一种兼具低烧结温度和稳定谐振频率温度系数的低介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法。

为解决技术问题，本发明提供的解决方案是：

提供一种低介电常数微波介质陶瓷材料，该微波介质陶瓷材料的化学表达式为：(100-x)wt％Ca₃Sn₂SiGa₂O₁₂+x wt％CaTiO₃+a wt％CaF₂；其中，a为CaF₂占Ca₃Sn₂SiGa₂O₁₂与CaTiO₃总质量的质量分数，其中0x≤10，2≤a≤5。

本发明进一步提供了前述微波介质陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按Ca₃Sn₂SiGa₂O₁₂中各元素摩尔比例称取原料CaCO₃、SnO₂、SiO₂和Ga₂O₃粉末，以乙醇作为介质球磨混料6h；烘干后在1300℃下预烧5h，然后进行二次球磨，获得Ca₃Sn₂SiGa₂O₁₂陶瓷粉料；