一种Y制造技术

本发明专利技术属于电子信息功能材料制备技术领域，公开了一种Y

【技术实现步骤摘要】
一种Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
石榴石型微波介质陶瓷材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电子信息功能材料制备
，具体是涉及一种Y
(3
‑
x)R
x
MgAl3SiO
12
石榴石型微波介质陶瓷材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]微波介质陶瓷(MWDC)在现代通信中被广泛应用，在液冷系统用高精密连接器、介质谐振器、滤波器、介质陶瓷天线中均起到重要作用。随着5G/6G移动通信的发展，通讯系统面临着更加严峻的考验，这也使得市场上更需要低介电常数(ε
r
)、高品质因数(以Q
×
f值衡量，Q为品质因数，f为介质谐振频率)与近零谐振频率温度系数(τ
f
)的微波介质陶瓷。
[0003]Y3Al5O
12
(YAG)陶瓷在2009年首次被报告其微波介电性能，在1650℃下烧结24h后，其ε
r
＝10.5，Q
×
f＝440000GHz，τ
f
＝
‑
66ppm/℃，超高的烧结温度和较长的烧结时间产生大量的能源消耗，使其在工业上难以实现。另外，其较大的负频率温度系数导致器件的温度稳定性差。后有研究在1550℃烧结4h成功制备了Y3MgAl3SiO
12
陶瓷，Mg
2+
进入B位点(Al
>‑
O6八面体配位)，Si
4+
进入了C位点(Al
‑
O4四面体配位)，其微波性能为：ε
r
＝10.1，Q
×
f＝57340GHz，τ
f
值为
‑
32ppm/℃，成功降低了烧结温度但是品质因数损耗较为严重。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供了一种Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
石榴石型微波介质陶瓷材料及其制备方法。本专利技术的石榴石型微波介质陶瓷材料基于专利技术人前期研究的Y3MgAl3SiO
12
微波陶瓷，以不同半径的稀土元素离子取代Y离子，修饰Y
‑
O8十二面体配位(A位点)制备了Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
(R＝Yb,Eu,Sm,x＝0.05,0.1)微波介质陶瓷材料，制备的所有陶瓷都是单相石榴石固溶体陶瓷，陶瓷材料的表面均显示出较为均匀的晶粒分布，晶粒生长良好，有较高的致密化，且陶瓷材料的相对介电常数ε
r
为8.1～11，品质因数Q
×
f为60169GHz～81914GHz，谐振频率温度系数τ
f
为
‑
38.4ppm/℃～
‑
25.5ppm/℃，微波介电性能良好。
[0005]为达到本专利技术的目的，本专利技术的Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
石榴石型微波介质陶瓷材料化学式为Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
，其中，R为选自Yb、Eu、Sm中的一种稀土元素，x＝0.05或0.1。
[0006]经过专利技术人多次实验尝试，发现当x＝0.03时，制备出的Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
陶瓷样品会出现轻微裂痕且相对密度降低(60％
‑
68％)，其微波介电性能也出现明显恶化；当x＝0.15时，由于过掺杂导致制备出的Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
陶瓷样品其相对密度相较于x＝0.05以及x＝0.1时有轻微下降(76％
‑
84％)，其微波介电性能恶化，陶瓷材料的相对介电常数ε
r
为13～15，品质因数Q
×
f为36169GHz～44684GHz，谐振频率温度系数τ
f
为
‑
54.4ppm/℃～
‑
47.5ppm/℃；而当Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
中x取值为0.05或0.1时相对密度最佳，微波介电性能最好。
[0007]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述陶瓷材料的ε
r
为8.1～11。
[0008]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述陶瓷材料的τ
f
为
‑
38.4ppm/℃～
‑
25.5ppm/℃。
[0009]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述陶瓷材料的品质因数Q
×
f为60169GHz～81914GHz。
[0010]另一方面，本专利技术还提供了一种前述Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
石榴石型微波介质陶瓷材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0011](1)按Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
的化学计量比称量Y2O3、R2O3、Al2O3、SiO2、MgO；
[0012](2)在步骤(1)所述原料中加入助剂，球磨，烘干，过筛，获得混合粉料；
[0013](3)将步骤(2)所得混合粉料先以3
‑
7℃/min的升温速率升温至1300
‑
1500℃保温3
‑
5h，后以3
‑
7℃/min的降温速率降温至650
‑
750℃自然冷却；
[0014](4)在步骤(3)获得的粉料中加入助剂，球磨，烘干，再次获得混合粉料；
[0015](5)往步骤(4)获得的混合粉料中加入粘合剂，混合均匀后，过筛，得到干燥粉料；
[0016](6)称取步骤(5)所得干燥粉料，倒入模具内压制陶瓷生坯；
[0017](7)将陶瓷生坯放入高温炉，先以3
‑
7℃/min的升温速率升温至700
‑
900℃保温3
‑
5h以排出粘合剂，再以2.5
‑
5.5℃/min的升温速率升温至1500℃C
‑
1650℃，保温5
‑
7h，后以2.5
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
石榴石型微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述石榴石型微波介质陶瓷材料化学式Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
中R选自Yb、Eu、Sm中的一种稀土元素，x＝0.05或0.1。2.根据权利要求1所述的Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
石榴石型微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料的ε
r
为8.1～11。3.根据权利要求1所述的Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
石榴石型微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料的τ
f
为
‑
38.4ppm/℃～
‑
25.5ppm/℃。4.根据权利要求1所述的Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
石榴石型微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料的品质因数Q
×
f为60169GHz～81914GHz。5.权利要求1
‑
4任一项所述Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
石榴石型微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)按Y
(3
‑
x)
R
x
MgAl3SiO
12
的化学计量比称量Y2O3、R2O3、Al2O3、SiO2、MgO；(2)在步骤(1)所述原料中加入助剂，球磨，烘干，过筛，获得混合粉料；(3)将步骤(2)所得混合粉料先以3
‑
7℃/min的升温速率升温至1300
‑
1500℃保温3
‑
5h，后以3
‑
7℃/min的降温速率降温至650
‑
750℃自然冷却；(4)在步骤(3)获得的粉料中加入助剂，球磨，烘干，再次获得混合粉料；(5)往步骤(4)获得的混合粉料中加入粘合剂，混合均匀后，过筛，得到干燥粉料；(6)称取步骤(5)所得干燥粉料，倒入模具内压制陶瓷生坯；(7)将陶瓷生坯放入高温炉，先以3
‑
7℃/min的升温速率升温至700
‑
900℃保温3
‑
5h以排出粘合剂，再以2.5
‑
5.5℃/min的升温速率升温...

【专利技术属性】
技术研发人员：一二，
申请(专利权)人：隆地华创浙江科技有限公司，
类型：发明
国别省市：