低温烧结高纯氧化铝陶瓷在 5G 天线基板中的制备工艺探索

5G时代对天线基板材料提出了更高要求，低温烧结高纯氧化铝陶瓷凭借独特优势成为研究热点。
这种材料需要兼顾介电性能、机械强度和热稳定性，而传统工艺往往难以平衡这些特性。

材料纯度直接影响陶瓷的介电损耗。
高纯氧化铝粉体中杂质含量需控制在百万分之一级别，特别是碱金属和过渡金属元素必须严格限制。
粉体粒径分布同样关键，均匀的纳米级颗粒有助于降低烧结温度。
通过改良的溶胶-凝胶法制备的粉体，比表面积更大，活性更高。

烧结工艺是制备过程的核心环节。
在传统氧化铝陶瓷烧结温度基础上降低200-300℃，需要精确控制升温曲线。
引入微量烧结助剂能有效促进致密化，但过量添加会导致介电性能劣化。
采用分段保温策略，先在中间温度消除粉体团聚，再缓慢升至目标温度完成致密化。

微观结构决定较终性能。
理想的陶瓷应具有均匀致密的晶粒排列，平均晶粒尺寸控制在1微米以下。
晶界处玻璃相含量需优化，过多会降低机械强度，过少则影响烧结活性。
通过TEM观察发现，适当的热处理能改善晶界结构，提升材料的高频特性。

这种陶瓷基板在毫米波频段展现出优异性能。
介电常数稳定在9.8-10.2之间，损耗角正切值低于0.0005，完全满足5G天线要求。
热膨胀系数与半导体芯片匹配良好，有利于系统集成。
未来研究方向包括进一步降低烧结温度，开发无添加剂工艺，以及提高大规模生产的稳定性。