[发明专利]一种高Q透明YAG微波介质陶瓷材料及其应用

摘要

本发明属于电子信息功能材料与器件技术领域，具体涉及一种具有高品质因素的透明YAG微波介质陶瓷及其应用，其特点有(1)选用高纯原料，避免杂质的影响，(2)考虑了磨球种类和磨损的影响，(3)微量掺杂烧结助剂，避免了杂相生成，(4)采用真空气氛烧结，烧结温度更高，促进元素扩散移动，陶瓷体更加致密；获得的YAG微波介质陶瓷相对密度更高≥99.9％，几乎不含有气孔，为纯YAG单相陶瓷，经过抛光后呈现透明状，其在1064nm波长处透过率≥80％；再者，透明YAG微波介质陶瓷的由于所含杂质少、没有气孔的纯YAG相组成，因此获得的品质因素Q值更高为95000～171000GHz。适和用作微波介质基板材料，可以制作成现代通信技术中的介质谐振器和介质滤波器等微波通信元器件。

主权项

一种高Q透明YAG微波介质陶瓷材料，其特征在于所述陶瓷材料在1064nm波长处透过率≥80％，并具有微波介电性能：介电常数为9.1～10.8，Q﹡f值为95000～171000GHz，频率温度系数为‑30～‑40ppm/℃；其性能适合作为微波介质基板材料应用于微波通信元器件领域；其制备方法包括以下步骤：步骤1：配料，选择Al2O3、Y2O3、TEOS和Mg(NO3)2为原料，按照设计配方称量原料：基料组成Y3Al5‑xO12，其中﹢0.001≤x≤+0.005；烧结助剂组成为基料总质量的0.40～0.55wt％TEOS和0.06～0.10wt％MgO，其中MgO通过Mg(NO3)2水溶液的形式加入；原料中，Al2O3和Y2O3的纯度≥99.99％，Mg(NO3)2的纯度≥99.9％；步骤2：球磨，将步骤1备好的原料Al2O3、Y2O3、TEOS和Mg(NO3)2水溶液依次放入装有氧化铝磨球的球磨罐中，然后倒入无水乙醇，在行星球磨机上以220r/min的转速球磨10小时；其中，YAG原料粉体、氧化铝磨球和无水乙醇的质量比为：1:5.7:1.6；所述YAG原料粉体为原料Al2O3、Y2O3、TEOS和Mg(NO3)2；步骤3：预烧，将经过步骤2球磨的浆料在80℃烘干，再过100目尼龙筛，然后在800℃预烧4小时；步骤4：成型，将经过步骤3获得的预烧料粉体先在20MPa压力下干压成型，然后再在200MPa压力下冷等静压5分钟，获得陶瓷坯体；步骤5：烧结，将步骤4所得陶瓷坯体在真空气氛下的1750～1800℃烧结10～30h，再在1500℃退火，即得到致密的YAG微波介质陶瓷材料；步骤6：抛光，将步骤5得到的YAG微波介质陶瓷材料抛光，即得到具有高Q特征的透明YAG微波介质陶瓷材料。