一种中温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法与流程

本发明涉及电子陶瓷，更具体的涉及一种低介低损耗的中温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着通信技术的不断发展，世界进入5g时代，小型化、功能更强大、低成本是无线通讯设备发展的趋势。微波介质陶瓷是无线电通信设备中微波元器件的关键基础材料，广泛用于介质谐振器、滤波器、介质基片、微带天线等领域。

2、对于微波介质陶瓷材料来说，评价其性能的三个重要参数是相对介电常数εr、品质因数q×f和谐振频率温度系数τf。其中，相对介电常数εr通常用于表征介质材料的极化性质和介电性质。5g设备要求高频低延迟，而电磁波信号的传输速度与介电常数密切相关，εr越小，信号传输延迟时间越短。因此，研究低介电常数(<10)微波材料对于5g产品具有重要意义。品质因数q×f表示材料的选频特性，q×f越高代表损耗tanδ越小，材料的选频特性也越好；谐振频率温度系数τf表示谐振频率对温度的敏感性。

3、常见的低介低损耗微波介质陶瓷材料的烧结温度都很高，如al2o3体系烧结温度超过1500℃，mal2o4(m＝zn，mg)体系烧结温度超过1400℃，硅酸盐体系的很多高性能陶瓷材料烧结温度也超过1300℃，生产周期长、能耗高。bao-wo3陶瓷体系烧结温度适中(～1150℃)，但其损耗稍大，其q×f值只有约30000ghz，且烧结后不易成瓷易粉末化。这些缺点限制了他在滤波器方面的应用。因此进行掺杂改性，降低损耗、提高q×f值与成瓷特性，对其在中温烧结领域的应用是一件有意义的工作。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明提供了一种低介低损耗的中温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法。

2、为解决本发明所提出的技术不足，采用的技术方案为，一种中温烧结微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述的陶瓷材料由baco3、sio2和wo3三种成分通过固相反应法合成，其化学通式为wo3-xsio2-(1+2x/3)bao，其中0＜x≤0.8mol；陶瓷材料烧结后的晶相包括有bawo4和ba2si3o8两相，其烧结温度在1000℃～1150℃之间，其介电常数εr在7～8.5之间，其介质损耗因数tanδ最低为1.7×10-4，其品质因素q×f在10000ghz～72000ghz之间，使其可以应用在中温烧结领域，制备工艺简单，性能优异。

3、进一步的，所述陶瓷材料中各组分的重量百分比如下：

4、baco3        38.5％～47.7％

5、sio2         8.2％～30.7％

6、wo3          30.7％～44.7％。

7、本发明还同时公开了上述陶瓷材料的制备方法，所述方法包括有以下步骤：

8、步骤1：准备baco3、sio2和wo3三种原始粉料，按照wo3-xsio2-(1+2x/3)bao，其中0＜x≤0.8mol的化学通式进行配置获得原物料；

9、步骤2：将步骤1配置好的原物料装入球磨罐，以锆球和去离子水作为研磨介质，按照原物料:锆球:去离子水＝1:(3～7):(1～3)的质量比进行球磨4～8小时，然后在80℃～120℃的条件下烘干，烘干后的混合粉料以60～80目筛网过筛，随后在850℃～1000℃的大气气氛中预烧2～5小时；

10、步骤3：对步骤2预烧后的混合粉料进行二次球磨，按照混合粉料:锆球:去离子水＝1:(3～7):(1～2)的质量比进行球磨3～8小时，球磨后的湿料取出烘干后，再用浓度在2wt％～10wt％的有机和/或无机粘接剂对粉料进行造粒，制得陶瓷粉粒料；

11、步骤4：将步骤3制得的陶瓷粉粒料放入模具中干压成型获得圆柱块体的陶瓷生坯，所述陶瓷生坯在400℃～650℃条件下排胶后，在1000℃～1150℃大气气氛下烧结后保温0.5～6小时，即可制得所述中温烧结微波介质陶瓷。

12、进一步的，所述步骤2中使用的球磨罐为行星式球磨罐。

13、进一步的，所述步骤3中的粘接剂包括有石蜡、蜂蜡、聚乙烯醇、丙烯酸中的一种或多种。

14、进一步的，所述步骤3中的造粒过程采用悬浮态干法造粒工艺进行。

15、本发明的有益效果为：本发明通过调节baco3、sio2和wo3三种原始粉料的比例，使其能够在适中的烧结温度(1000～1150℃)下烧结致密，显著提高了烧结微波介质陶瓷材料的介电性能，使其能够应用在高频滤波器领域，解决了bawo4-ba2si3o8陶瓷在中温烧结领域的应用，且其制备方法为固相烧结法，工艺成熟，流程简单，产品合格率高，有利于降低生产成本，提高生产效益。

技术特征：

1.一种中温烧结微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述的陶瓷材料由baco3、sio2和wo3三种成分通过固相反应法合成，其化学通式为wo3-xsio2-(1+2x/3)bao，其中0＜x≤0.8mol；陶瓷材料烧结后的晶相包括有bawo4 和ba2si3o8 两相，其烧结温度在1000℃～1150℃之间，其介电常数εr在7～8.5之间，其介质损耗因数tand最低为1.7×10-4，其品质因素q×f在10000ghz～72000ghz之间。

2.根据权利要求1所述的一种中温烧结微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料中各组分的重量百分比如下：

3.一种中温烧结微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种中温烧结微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中使用的球磨罐为行星式球磨罐。

5.根据权利要求3所述的一种中温烧结微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的粘接剂包括有石蜡、蜂蜡、聚乙烯醇、丙烯酸中的一种或多种。

6.根据权利要求3所述的一种中温烧结微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的造粒过程采用悬浮态干法造粒工艺进行。

技术总结
本发明属于电子陶瓷技术领域，公开了一种低介低损耗的中温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法。本发明材料为BaWO<subgt;4</subgt;‑Ba<subgt;2</subgt;Si<subgt;3</subgt;O<subgt;8</subgt;基中温烧结微波介质陶瓷材料，其材料化学通式为WO<subgt;3</subgt;‑xSiO<subgt;2</subgt;‑(1+2x/3)BaO，其中0＜x≤0.8mol，通过固相反应法制备，烧结后的晶相为BaWO<subgt;4</subgt;(JCPDS#01‑085‑0588)和Ba<subgt;2</subgt;Si<subgt;3</subgt;O<subgt;8</subgt;(JCPDS#00‑027‑1035)两相。本发明陶瓷材料的烧结温度为1000℃～1150℃，介电常数为7～8.5，损耗低至1.7×10<supgt;‑4</supgt;，品质因素为10000GHz～72000GHz，使其可以应用在中温烧结领域，制备工艺简单，性能优异。

技术研发人员：陈亚伟,周志斌,陈志远,梁启新
受保护的技术使用者：深圳市麦捷微电子科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13