发明内容
[0004] 为解决上述问题,本发明的目的是提供一种低介电微波介质陶瓷材料以及制备该微波介质陶瓷材料的方法。本发明的低介电微波介质陶瓷材料具有低介电常数和高品质因数,并且谐振频率温度系数范围为‑48ppm/℃~+70.5ppm/℃,从负值到近零再到正值均有覆盖,性能优异。
[0005] 为了克服现有技术的不足,本发明的技术方案为:
[0006] 一种低介电微波介质陶瓷材料,原料成分为CaCO3、MgO、Yb2O3、GeO2,原料成分以Ca3‑xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3化学计量比进行配比,所述低介电微波介质陶瓷材料的介电常数εr范围为10.2~13.9,品质因数Qf的范围为19800~98200GHz,谐振频率温度系数为‑48ppm/℃~+70.5ppm/℃。
[0007] 一种低介电微波介质陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:
[0008] (1)以CaCO3、MgO、Yb2O3以及GeO2为原料,先将Yb2O3在1000℃预烧2小时;然后将这些原料按照Ca3‑xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3化学计量比进行称量配比;然后将称量好的原料、二氧化锆球磨珠、无水乙醇按照1:3:1.5的质量比置于行星球磨机中进行湿式球磨,球磨6小时;球磨后将泥浆状原料导出置于烘箱中,并在120℃烘箱烘干得到原料混合物粉体,再将粉体压制成块状体,在1200℃~1250℃下保温6小时,使原料混合物粉体初步反应合成Ca3‑xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3化合物;
[0009] (2)将步骤(1)中初步反应合成的Ca3‑xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3化合物、二氧化锆球磨珠、无水乙醇按照1:4:1.2的质量比置于行星球磨机中进行湿式球磨,球磨6小时,形成粒径细化的Ca3‑xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤1化合物浆料;然后将粒径细化的化合物浆料导出置于烘箱中,并在120℃烘箱烘干得到初步合成的Ca3‑xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3化合物干料;
[0010] (3)将步骤(2)烘干的化合物干料加入粘合剂聚乙烯醇(PVA)混合均匀成粉料,然后先过60目标准筛,再过120目标准筛,获得颗粒分散均匀,粒径细化的粉料,接着将粉料置于模具中于300MPa压力下压制成圆柱体;
[0011] (4)将压制成的圆柱体置于高温炉中,以2℃/min的速度升温至550℃,保温1h以除去圆柱体中的粘合剂PVA,然后直接以5℃/min的速度从550℃升温至1360℃~1440℃烧结8小时成瓷,然后随炉冷却得到低介电微波介质陶瓷材料。
[0012] 优选地,CaCO3的纯度为99.99%。
[0013] 优选地,MgO的纯度为99.99%。
[0014] 优选地,Yb2O3的纯度为99.99%。
[0015] 优选地,GeO2的纯度为99.99%。
[0016] 优选地,湿式球磨的转速为180转/分。
[0017] 优选地,粘合剂为5wt%的聚乙烯醇溶液(PVA).
[0018] 优选地,圆柱体直径为10~12mm、厚度为5.5~7mm。
[0019] 优选地,粘合剂的添加量为Ca3‑xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3的质量的2%~4%。
[0020] 与现有技术相比,本发明的优点是:本发明提供的材料具有低介电常数(10.2~13.9)以提高电信号的传输速率,具有高的品质因数(19800~98200GHz)以提高器件工作频率的可选择性,以及范围广且近零的谐振频率温度系数(‑48ppm/℃~+70.5ppm/℃)以保证器件的热稳定性。