[发明专利]低介电常数高品质因子镓酸盐微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开一类介电常数ε_r在9.1～12.3之间，品质因子与谐振频率乘积(Q×f)在20,744～90,197GHz，谐振频率温度系数(τ_f)在‑37.7～‑21.7ppm/℃的新型低介电常数高品质因子镓酸盐微波介质陶瓷及其制备方法，属于微波介质陶瓷制备技术领域，其化学组成为Ca₃SnAGa₃O₁₂(A＝Nb,Sb,Ta)。本发明公开的新型镓酸盐微波介质陶瓷化学组成及制备工艺简单，可应用于介质谐振器、微波集成电路基片等微波器件的制造。

技术领域

本发明涉及在微波频率使用的介质基板、谐振器与波导回路等微波元器件的介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着5G通信技术、通信网络技术与卫星通讯等现代通信的迅猛发展，人们对现代通信技术材料的小型化、低损耗、低成本及高稳定性的需求进一步增加。微波介质陶瓷作为现代通讯技术的核心元器件，由于其优良的介电常数、高品质因子和低的谐振频率温度系数，作为介质谐振器/滤波器、介质天线、介质导波回路等微波电子元件广泛应用于移动通讯、卫星通讯、全球卫星定位系统、蓝牙设备及无线局域网等微波通讯系统中。低相对介电常数、高品质因子和近零谐振频率温度系数的微波介电陶瓷以其具有快信号传播速度、低损耗及优良的选频特性，已成为近年来的研究热点之一，设计和发掘具有优良微波介电性质的新型微波介质陶瓷材料是现代5G通信技术取得快速发展的核心。具有Ca₃A₂R₃O₁₂通式的陶瓷表现出优异的微波介电性能，如Ca₃Sn₂(SiGa₂)O₁₂，具有接近于10的介电常数和～100,000GHz的品质因子，其中A位为Sn⁴⁺有序排布，R位的Ga³⁺与Si⁴⁺共占位，而对A位实现不等价元素共占位、R位只含Ga³⁺有序的镓酸盐是否具有优良的微波介电性质还有待研究，设计与发掘更多具有优良微波介电性能的镓酸盐微波介质陶瓷材料将为微波频段电子元器件的应用实现更广泛的选择性。

发明内容

本发明目的是提供一类新型的低介电常数高品质因子镓酸盐微波介质陶瓷及其制备方法。

本发明涉及的低介电常数高品质因子镓酸盐微波介质陶瓷的化学组成为：Ca₃SnAGa₃O₁₂，其中A＝Nb,Sb,Ta。

所述的低介电常数高品质因子镓酸盐微波介质陶瓷按以下步骤制备：

(1)将CaCO₃(99％)，SnO₂(99.5％)，Nb₂O₅(99.99％)，Sb₂O₅(99％)，Ta₂O₅(99.99％)，Ga₂O₃(99.99％)干燥粉末按Ca₃SnAGa₃O₁₂(A＝Nb,Sb,Ta)化学式称量配料；

(2)将步骤(1)中原料混合湿式手磨1-2小时，溶剂为无水乙醇，烘干后在1280℃大气气氛中预烧8小时；

(3)对由步骤(2)制得的粉末压制成型，将Ca₃SnNbGa₃O₁₂和Ca₃SnSbGa₃O₁₂在1360℃大气气氛中烧结8小时,Ca₃SnTaGa₃O₁₂在1450℃大气气氛中烧结8小时。