本发明专利技术公开了一种低介电常数高品质微波介质陶瓷及其制备方法，该低介电常数高品质微波介质陶瓷的化学成分组成式为Ｍｇ↓［２］（Ｓｉ，Ａｌ）Ｏ↓［４］，它由ＭｇＯ、ＳｉＯ↓［２］和Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］组成，其中，ＭｇＯ、ＳｉＯ↓［２］和Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］的摩尔百分比为：ＭｇＯ∶ＳｉＯ↓［２］∶Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］＝６０～７０∶１５～３５∶０～１５。利用本发明专利技术提供低介电常数高品质微波介质陶瓷可做为电子线路基板、谐振器、滤波器、微波基板与微带线的核心材料使用，可以在电子线路、微波通信，卫星通信与雷达系统上具有重要应用前景和经济效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子信息材料与器件领域，具体涉及一种新型低介电常数高品 质微波介质陶瓷及其制备方法。
技术介绍
随着微波通信和雷达技术的快速发展，微波介质材料的研究也朝微波高端方向发展。开发介电常数小于10、低损耗高Q值与近零谐振频率温度系数的微 波介质谐振器、滤波器与微波基板材料的己经成为电子信息技术发展的关键问 题。目前，市场上以销售的微波介质材料的介电常数主要在16 25钛酸镁系、 30 50的中介电常数钡系与钙系钙钛矿结构与70 00钨青铜结构微波介质材 料。对于介电常数低于10的微波介质材料，在微波通信上具有快速的响应速度 和高质量的信号选择性，目前主要是AU)3，其介电常数在9-ll左右，微波性能 在150， 000GHz 300， 000GHz之间，要获得致密的Al203陶瓷需要很高的烧结温 度和特殊烧结方式。开发一种新型的中低温烧结介电常数接近二氧化硅的微波 介质陶瓷谐振器材料成为信息通信技术发展的关键。目前Mg2Si04主要作为高品 质的介质谐振器使用，关键问题在于陶瓷合成过程中Si02与MgO容易反应生成 钙钛矿结构MgSi03辉石相，MgSi03介电常数6 7，但损耗很大在10—3左右；通 过常规的调整烧结工艺与改善热处理方法也难以消除辉石相的存在，辉石相的 存在恶化了 Mg2Si04的微波性能，这样消除第二相MgSi03辉石相的存在就成为很 必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种低介电常数高品质微波 介质陶瓷及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下一种低介电常数高品质微波介质陶瓷，它的化学成分组成式为Mg2(Si， A1)04，它由Mg0 、 Si02和Al203组成，其中，MgO 、 Si02和A1203的摩尔 百分比为MgO: Si02: Al203 = 60 70: 15 35: 0 15。上述低介电常数高品质微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下 步骤(1) 原料选取选取纯度大于99. 5%的MgO粉料、Si02粉料和A1A粉料；(2) 配料按照摩尔百分比MgO: Si02: Al203 = 60 70: 15 35: 0 15称量 混合，湿法研磨12 24小时后置入烘箱6(TC 15(TC烘干；(3) 造粒在刚玉坩埚中100(TC 130(TC煅烧2-4小时，然后球磨12 24 小时得合成料，合成料烘干过筛后加入^量百分比为合成料4 10%的PVA，得造 粒料；(4) 成型造粒料置入磨具在98 100MPa压力下成型；(5) 烧结在120(TC 150(TC温度下烧结，然后以每分钟2'C 8'C的速度 控温冷却至低于烧结温度点30(TC 50(TC后随炉冷却。本专利技术的有益效果是本专利技术釆用AlA置换Mg2Si04化学计量中Si02，通过 烧结固相反应A1A进入Si-0四面体的骨架结构中构架成Al-Si-0网络结构，形 成单一相Mg2(Si，Al)04固溶体陶瓷，消除第二相辉石相的存在，陶瓷介电常数在 6 10之间，品质因子在160，000GHz以上，作为电子线路与微波基板、谐振器、滤波器与微带线的制造材料具有很好的信号响应速度与信号选择性、耐高温、 耐化学腐蚀、抗潮湿和良好的机械承载能力。具体实施例方式本专利技术在配方中通过A1A置换Si02， A1A在烧结过程中进入Si-0环状的 硅酸盐岛状结构，形成单一相的Mg2(Si,Al)04固溶体陶瓷，消除辉石第二相，改 善陶瓷品质因子，使得Mg2Si04微波性能达到160，000GHz以上。同时，介电常数 控制在6 10之间，烧结温度控制在120(TC 150(TC之间，与目前的使用在电 子器件上A1203、 MgTi03、钡系或钙系钙钛矿陶瓷相比在满足高品质因子使用的 前提下，具有更低烧成温度和介电常数的优点。本专利技术的低介电常数高品质微波介质陶瓷，其化学成分组成式为 Mg"Si，Al)O"也可表达为MgO Si02 A1203;它由MgO 、 Si02和A1A组成， 其中，MgO、 Si02和A1A的摩尔百分比为MgO: Si02: Al2O3=60 70: 15 35: 0 15。本专利技术的低介电常数高品质微波介质陶瓷，具体制备步骤如下(1) 原料选取Mg0粉料，纯度》99.5%; Si02粉料，纯度》99.5%， A1A粉 料，纯度》99. 5%。(2) 配料按照摩尔百分比MgO: Si02: A1A=60 70: 15 35: 0 15称量 混合，湿法研磨12 24小时后浆料置入烘箱6(TC 15(TC烘干。(3) 造粒在刚玉坩埚中1000。C 1300。C煅烧2-4小时，再次球磨12 24 小时得合成料，合成料烘干过筛后加入质量百分比为合成料4 10%的PVA(polyvinyl alcohol polymer,聚乙烯醇)，f导造禾立半斗。(4) 成型造粒料置入磨具在98 100MPa压力下成型。(5) 烧结在1200。C 150(TC温度卡烧结，然后以每分钟2'C 8t:的速度 控温冷却至低于烧结温度点30(TC 5(XrC后随炉冷却。在室温下取出产品，得到本专利技术低介电常数高品质微波介质陶瓷。产品经 研磨抛光后加工成尺寸直径8 llmm、高5ran圆柱，采用封闭介质谐振腔法进行 微波性能测试本专利技术通过调控Al进入Si-0四面体的网络骨架结构中构架成 Al-Si-0网络结构，形成Mg2(Si,Al)04固溶体，获得单一相陶瓷。陶瓷介电常数 为6 10，具有快速信号响应传播速度，与低的介电常数适合集成电路使用；同 时陶瓷介电损耗低小于10—5， Qf在160， 000 200， OOOGHz具有高的品质因子， 在中继系统、卫星通信与雷达系统应用是一种具有很大应用前景微波介质基板、 微带线与谐振器应用材料。下面结合些实例对本专利技术以及制备方法作进一步的说明。实施例l:根据本专利技术按化学计量配比称取80.6gMg0, 60. lgSi02倒入聚四氟罐中，加 酒精至罐高2/3处密封罐子，放入行星球磨机研磨12h，烘干后经IOO(TC煅烧3 小时，再研磨12h后烘干过筛，加入5Wt9&PVA造粒后，压制成直径12mm高，7nim 的圆柱在135(TC烧结3h后，以每分钟5"C控温冷却至105(TC随炉冷却至室温， 取出陶瓷两端面研磨抛光至高5mm圆柱，放入闭腔式谐振腔中测试微波性能， 得介电常数7.0， Qf值80， OOOGHz。 实施例2:根据本专利技术称取80.6gMg0, 57. lgSi02， 2. 6gAl2(U到入聚四氟罐中，加酒精 至罐高2/3处密封罐子，放入行星球磨机研磨24h，烘干120(TC煅烧3h，再研 磨24h后烘干过筛，加入5Wty。PVA造粒后，压制成直径12mm,高7腿的圆柱在 140(TC烧结3h后，以每分钟5。C控温冷却至115(TC随炉冷却至室温，取出陶瓷 两端面经研磨抛光至高5mm圆柱，放入闭腔式谐振腔中测试微波性能，得介电 常数7. 1， Qf值180， OOOGHz 。实施例3:根据本专利技术称取80. 6gMgO， 54. lgSiO" 5.化八1203倒入聚四氟罐中，加酒精 至罐高2/3处密封罐子，放入行星球磨机研磨24h，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低介电常数高品质微波介质陶瓷，其特征在于，它的化学成分组成式为：Ｍｇ↓［２］（Ｓｉ，Ａｌ）Ｏ↓［４］，它由ＭｇＯ、ＳｉＯ↓［２］和Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］组成，其中，ＭｇＯ、ＳｉＯ↓［２］和Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］的摩尔百分比为：ＭｇＯ∶ＳｉＯ↓［２］∶Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］＝６０～７０∶１５～３５∶０～１５。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋开新，郑梁，秦会斌，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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