[发明专利]一种微波介质材料Ca3

说明书

本发明属于电子材料及其制造领域，提供了一种微波介质材料Ca₃B₂O₆及其制备方法。本发明提供的微波介质材料的化学式为Ca₃B₂O₆，微观结构为六方晶系的Ca₃B₂O₆晶相，在1175～1250℃烧结具有优良的微波介电性能：介电常数为7.0～7.2、Q×f值为26000～33000GHz、谐振频率温度系数为‑128～‑90ppm/℃；该微波介质材料制备工艺简单、生产成本低，有利于实现工业化生产。

技术领域

本发明属于电子材料及其制造领域，具体提供一种微波介质材料Ca₃B₂O₆及其制备方法。

背景技术

随着5G通信技术的高速发展，对微波器件的小型化和集成化提出了更高的要求，这离不开新型微波介质材料的开发和应用。硼酸盐微波介质材料具有烧结温度低、成本低等优点，具有良好的应用前景，近年来得到了较为广泛地研究，比如，Urban Dosler等人在文献“The synthesis and microwave dielectric properties of Mg₃B₂O₆ and Mg₂B₂O₅ceramics”中报道了Mg₃B₂O₆微波介质材料，但是必须在1300℃烧结10小时，并且以2℃/min的降温速率耗时很长，导致其制备周期长，成为限制其工业化生产的瓶颈。

基于此背景，本发明提供一种微波介质材料Ca₃B₂O₆及其制备方法。

发明内容

本发明提供一种微波介质材料Ca₃B₂O₆及其制备方法，具体技术方案为：

步骤1：根据化学式Ca₃B₂O₆中B与Ca的摩尔比，使用H₃BO₃、Ca(OH)₂配料；

步骤2：按照原料：酒精：锆球＝1:1.5:5的质量比混合，置于球磨罐中球磨7小时，球磨出料，然后料浆置于烘箱中于60～70℃烘干；

步骤3：将干燥粉体过筛后，为防止B挥发，置于加盖的坩埚中800℃预烧3小时，获得主晶相为Ca₃B₂O₆的预烧料；

步骤4：按照预烧料：酒精：锆球为1:1:5的质量比，置于球磨罐中球磨7小时，球磨后出料，然后料浆置于烘箱中于60～70℃烘干；

步骤5：将干燥粉体用50wt％丙烯酸造粒，并于10MPa下压制成生坯；

步骤6：将生坯在烧结炉中于450℃保温2～3小时，于1175～1250℃烧结5小时，得到所述的微波介质材料。

本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种微波介质材料Ca₃B₂O₆，其烧结温度为1175～1250℃，介电常数为7.0～7.2，Q×f值为26000～33000GHz，谐振频率温度系数为-128～-90ppm/℃。该微波介质材料微观结构致密、晶粒生长均匀、无第二相产生。