CN111423225A - 一种堇青石微波介质陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

一种堇青石微波介质陶瓷材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种堇青石微波介质陶瓷材料及其制备方法，属于电子陶瓷材料技术领域。所述陶瓷材料各组分的质量百分比为：MgO为13～18wt％，Al2O3为28～37wt％，SiO2为45～55wt％，TiO2为0～10wt％，ZrO2为0～5wt％。本发明工艺简单，原材料成本低；得到的微波介质陶瓷材料兼具低介电常数、高品质因数的优异性能，介电常数为4～6，品质因数Q×f值为60000～90000GHz，降低了损耗，提高了信号传输速度；频率温度系数小于±15ppm/℃，提高了温度稳定性。

Description

一种堇青石微波介质陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电子陶瓷材料技术领域，具体涉及一种堇青石微波介质陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
近年来5G通信和无线局域网等通信技术得到了快速发展，对所用材料的传输效率和介电损耗等性能也提出了新的要求。通信技术中的微波电路通常包含介电共振器、谐振器、滤波器等电子元器件，这些电子元器件的基础材料正是微波介质陶瓷。想要满足通信技术小型化、低功耗的发展需求，微波介质陶瓷必须具备高品质因数、低介电常数。
低介电常数的微波陶瓷材料在通信技术中有广泛的用途，介电常数越低信号传输的时间越短。硅酸盐体系的微波介质陶瓷材料具有极低的介电常数(<10)，可以大大增加信号的传输效率，但是其Q×f值普遍较低，介质损耗偏大，不符合低损耗器件的要求。例如，堇青石具有较低的介电常数4.0～6.0，频率温度系数-32ppm/℃，但是Q×f值比较低只有35000GHz。
国内外已经开始对堇青石微波介质陶瓷材料进行研究。Journal of Alloys andCompounds 689(2016)81-86报道，在堇青石陶瓷材料中使用钛酸钙进行掺杂改性，对性能有一定的改善，其介电常数7.2，Q×f值为55490GHz，谐振频率温度系数为-28.3ppm/℃，虽然Q×f值和谐振频率温度系数有所改善，但是谐振频率温度系数提升不大，在实际运用中材料受温度影响大很不稳定。申请号201410519765.6的中国专利公布了添加TiO2调节堇青石陶瓷的频率温度系数，陶瓷微波介电性能得到改善：介电常数6.0～8.0，谐振频率温度系数为-0.2ppm/℃，Q×f值37800GHz，难以满足低损耗的要求。上述方法对堇青石的微波性能有一定的改善，但对品质因数的提升不大，制作的器件损耗过高。
发明内容
本发明的目的在于，针对背景技术存在的现有堇青石陶瓷材料品质因数低等问题，提出了一种兼具高品质因数、低介电常数的堇青石微波介质陶瓷材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种堇青石微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料各组分的质量百分比为：MgO为13～18wt％，Al2O3为28～37wt％，SiO2为45～55wt％，TiO2为0～10wt％，ZrO2为0～5wt％。
一种堇青石微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、配料：以MgO、Al2O3、SiO2作为原料，称料，混料；
步骤2、球磨：将步骤1得到的粉料球磨6～8小时，得到球磨料；
步骤3、烘干：将步骤2得到的球磨料烘干并过120目筛，得到干燥的粉体；
步骤4、预烧：将步骤3得到的粉料置于坩埚中，在1100～1200℃的温度下预烧2～3小时，得到预烧料；
步骤5、掺杂：在步骤4得到的预烧料中添加TiO2、ZrO2，球磨5～8小时，烘干；其中，原料和添加剂中各组分的质量百分比为：MgO为13～18wt％，Al2O3为28～37wt％，SiO2为45～55wt％，TiO2为0～10wt％，ZrO2为0～5wt％；
步骤6、造粒、成型：在步骤5烘干后的粉体中加入PVA进行造粒，并在20MPa～30MPa压力下压制成型；
步骤7、烧结：将步骤6成型后的胚体，在1350～1450℃下烧结2～3小时，即可得到所述堇青石微波介质陶瓷材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的一种堇青石微波介质陶瓷材料及其制备方法，工艺简单，原材料成本低，兼具低介电常数、高品质因数的优异性能。本发明堇青石微波介质陶瓷材料，其介电常数为4～6，品质因数Q×f值为60000～90000GHz，降低了损耗，提高了信号传输速度；频率温度系数小于±15ppm/℃，提高了温度稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的堇青石微波介质陶瓷材料的XRD图谱；
图2为本发明实施例1制得的堇青石微波介质陶瓷材料的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，详述本发明的技术方案。
实施例
一种堇青石微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：按照表1中MgO、Al2O3、SiO2的质量百分数计算出实际用量，称料，混料，在去离子水中球磨6～8小时；球磨后的粉料经烘干、过120目筛，得到的干燥粉体置于坩埚中，在1100～1200℃的温度下预烧2～3小时，得到预烧料；
第二步：按表1中的质量百分含量计算ZrO2、TiO2的质量，称料后，加入第一步得到的预烧料中，球磨5～8小时，烘干后，加入粘合剂PVA进行造粒，在30MPa的压力下干压成型，将得到的胚体在1350～1450℃下烧结2～3小时，得到堇青石微波介质陶瓷材料。对各实施例得到的陶瓷材料进行性能测试，测试结果如表2。
表1堇青石微波介质陶瓷材料的组成和工艺
Figure BDA0002487718040000031
表2堇青石微波介质陶瓷材料的工艺和性能
Figure BDA0002487718040000032
图1和图2分别为实施例1制得的堇青石微波介质陶瓷材料的XRD图谱和SEM图。由图1可知，实施例1获得了纯相的堇青石微波介质陶瓷，无其他杂相生成；由图2可知，实施例1堇青石陶瓷的晶粒大小均匀，同时致密性比较好，对陶瓷的Q×f值提升有很大的作用。

Claims (2)

1.一种堇青石微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料各组分的质量百分比为：MgO为13～18wt％，Al2O3为28～37wt％，SiO2为45～55wt％，TiO2为0～10wt％，ZrO2为0～5wt％。
2.一种堇青石微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、配料：以MgO、Al2O3、SiO2作为原料，称料，混料；
步骤2、球磨：将步骤1得到的粉料球磨6～8小时，得到球磨料；
步骤3、烘干：将步骤2得到的球磨料烘干，得到干燥的粉体；
步骤4、预烧：将步骤3得到的粉料置于坩埚中，在1100～1200℃的温度下预烧2～3小时，得到预烧料；
步骤5、掺杂：在步骤4得到的预烧料中添加TiO2、ZrO2，球磨5～8小时，烘干；其中，原料和添加剂中各组分的质量百分比为：MgO为13～18wt％，Al2O3为28～37wt％，SiO2为45～55wt％，TiO2为0～10wt％，ZrO2为0～5wt％；
步骤6、造粒、成型：在步骤5烘干后的粉体中加入PVA进行造粒，并压制成型；
步骤7、烧结：将步骤6成型后的胚体，在1350～1450℃下烧结2～3小时，即可得到所述堇青石微波介质陶瓷材料。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112174653A (zh) * 2020-10-23 2021-01-05 厦门松元电子有限公司 一种高Qf低介电常数的微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN112250434A (zh) * 2020-10-23 2021-01-22 厦门松元电子有限公司 一种zmat系微波陶瓷材料及其制备方法与应用
CN112707721A (zh) * 2020-12-30 2021-04-27 无锡市高宇晟新材料科技有限公司 碳化硅增韧微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN112811890A (zh) * 2021-01-20 2021-05-18 宜宾红星电子有限公司 低温烧结低介电常数微波陶瓷材料及其制备方法
CN112876239A (zh) * 2021-03-15 2021-06-01 无锡市高宇晟新材料科技有限公司 掺杂堇青石的复相微波介质陶瓷材料、制备方法及其应用
CN114835480A (zh) * 2022-05-09 2022-08-02 成都理工大学 一种超低介电常数且近零谐振频率温度系数的堇青石系微波介电材料及其制备方法
CN115784728A (zh) * 2022-11-25 2023-03-14 北京钢研新冶工程技术中心有限公司 一种堇青石陶瓷及其制备方法
CN115784718A (zh) * 2022-11-29 2023-03-14 西安创联电气科技（集团）有限责任公司 一种微波介质陶瓷瓷粉及其制备方法
CN117585994A (zh) * 2023-11-10 2024-02-23 江苏垦博电子科技有限公司 现代通信用超低介电常数微波介质材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4336089A1 (de) * 1992-10-23 1994-04-28 Murata Manufacturing Co Nicht-reduzierbare dielektrische keramische Zusammensetzung
CN104310980A (zh) * 2014-09-30 2015-01-28 杭州电子科技大学 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN105819846A (zh) * 2016-03-13 2016-08-03 浙江展邦电子科技有限公司 一种堇青石型微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN109415265A (zh) * 2017-12-25 2019-03-01 深圳市大富科技股份有限公司 一种介质陶瓷材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4336089A1 (de) * 1992-10-23 1994-04-28 Murata Manufacturing Co Nicht-reduzierbare dielektrische keramische Zusammensetzung
CN104310980A (zh) * 2014-09-30 2015-01-28 杭州电子科技大学 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN105819846A (zh) * 2016-03-13 2016-08-03 浙江展邦电子科技有限公司 一种堇青石型微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN109415265A (zh) * 2017-12-25 2019-03-01 深圳市大富科技股份有限公司 一种介质陶瓷材料及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴松: ""堇青石基化合物的结构调控和微波介电性能研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *
罗旭东等: ""Zr4+对固相反应制备堇青石材料晶相转变的影响"", 《无机化学学报》 *
董雪: ""Mg2Al4Si5O18系微波介质陶瓷材料制备及性能研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112174653A (zh) * 2020-10-23 2021-01-05 厦门松元电子有限公司 一种高Qf低介电常数的微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN112250434A (zh) * 2020-10-23 2021-01-22 厦门松元电子有限公司 一种zmat系微波陶瓷材料及其制备方法与应用
CN112707721A (zh) * 2020-12-30 2021-04-27 无锡市高宇晟新材料科技有限公司 碳化硅增韧微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN112811890A (zh) * 2021-01-20 2021-05-18 宜宾红星电子有限公司 低温烧结低介电常数微波陶瓷材料及其制备方法
CN112876239A (zh) * 2021-03-15 2021-06-01 无锡市高宇晟新材料科技有限公司 掺杂堇青石的复相微波介质陶瓷材料、制备方法及其应用
CN114835480A (zh) * 2022-05-09 2022-08-02 成都理工大学 一种超低介电常数且近零谐振频率温度系数的堇青石系微波介电材料及其制备方法
CN114835480B (zh) * 2022-05-09 2023-03-21 成都理工大学 一种超低介电常数且近零谐振频率温度系数的堇青石系微波介电材料及其制备方法
CN115784728A (zh) * 2022-11-25 2023-03-14 北京钢研新冶工程技术中心有限公司 一种堇青石陶瓷及其制备方法
CN115784728B (zh) * 2022-11-25 2023-12-29 北京钢研新冶工程技术中心有限公司 一种堇青石陶瓷及其制备方法
CN115784718A (zh) * 2022-11-29 2023-03-14 西安创联电气科技（集团）有限责任公司 一种微波介质陶瓷瓷粉及其制备方法
CN115784718B (zh) * 2022-11-29 2024-03-26 西安创联电气科技（集团）有限责任公司 一种微波介质陶瓷瓷粉及其制备方法
CN117585994A (zh) * 2023-11-10 2024-02-23 江苏垦博电子科技有限公司 现代通信用超低介电常数微波介质材料及其制备方法

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