[發(fā)明專利]Li2O-MgO-WO3三元可低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法

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• 申請日: 2015-06-30
• 公開（公告）號: CN105000880A
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周煥福;龔健章;王楠;范廣超;陳秀麗
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子陶瓷及其制造領(lǐng)域，特別涉及一種在微波頻率使用的Li₂O-MgO-WO₃三元可低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)

微波介質(zhì)陶瓷是指應(yīng)用于微波頻段(主要是UHF、SHF頻段)電路中作為介質(zhì)材料，并完成一種或多種功能的陶瓷，是近30年來迅速發(fā)展起來的一類新型功能陶瓷。微波介質(zhì)陶瓷不僅可以作為微波電路中的絕緣基板，還可用于制造微波介質(zhì)濾波器和諧振器等器件。

近年來，隨著微波移動通訊技術(shù)不斷向高頻化和數(shù)字化方向發(fā)展，對元器件模塊化的要求也越來越迫切。低溫共燒陶瓷技術(shù)（LTCC，Low?Temperature?Co-fired?Ceramics）是電子器件模塊化的主要技術(shù)之一。LTCC的關(guān)鍵技術(shù)要求微波介質(zhì)材料必須性能優(yōu)異、具有低的燒結(jié)溫度（≤900℃）且能與Ag電極共燒兼容。目前大多數(shù)的微波介電陶瓷雖然具有優(yōu)異的性能，但是其燒結(jié)溫度太高（≥1300℃），如(Zr,Sn)TiO₄、Ba(Zn_1/3Ta_2/3)O₃、Ba(Mg_1/3Ta_2/3)O₃等，故無法應(yīng)用于LTCC器件上。因此越來越多的研究放在了探索燒結(jié)溫度低、性能優(yōu)異且能與Ag電極實(shí)現(xiàn)共燒兼容的材料體系上。

近年來信息技術(shù)飛速發(fā)展，通訊類電子產(chǎn)品、軍事電子整機(jī)等在小型化、輕型化、高可靠性、高集成度及低成本方面的需求，對以微波介質(zhì)陶瓷為基礎(chǔ)的微波元器件提出了更高的要求。以低溫共燒陶瓷(low-temperature?co-fired?ceramic,LTCC)技術(shù)為基礎(chǔ)的多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可有效減小器件體積，是實(shí)現(xiàn)這些需求的重要技術(shù)手段。

LTCC技術(shù)是一種令人矚目的多學(xué)科交叉的整合組件技術(shù)，涉及電路設(shè)計(jì)、材料科學(xué)、微波技術(shù)等廣泛領(lǐng)域。它最初是20世紀(jì)80年代由休斯公司開發(fā)的新型材料技術(shù)，利用低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料，根據(jù)設(shè)計(jì)的圖案結(jié)構(gòu)，將基板、電子元件、電極材料等一次性燒成，大大提高了生產(chǎn)效率。與其他組件整合技術(shù)相比，LTCC技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)：LTCC技術(shù)的燒結(jié)溫度一般低于950℃，可以采用金、銀、銅等高電導(dǎo)率金屬作為導(dǎo)電介質(zhì)，降低了工藝難度并提高了信號傳輸速度；LTCC材料的介電常數(shù)可以在很大的范圍內(nèi)變動，使電路設(shè)計(jì)更加靈活；溫度特性更加優(yōu)秀，如具有較小的熱膨脹系數(shù)、較小的諧振頻率溫度系數(shù)，可適應(yīng)大電流及耐高溫特性要求；可靠性更高，可用于惡劣環(huán)境；可以得到更細(xì)的線寬和線間距，提高了集成度。

微波介質(zhì)陶瓷材料作為LTCC技術(shù)的關(guān)鍵材料之一，應(yīng)該具有低損耗(高Q×f值)、近零的諧振頻率溫度系數(shù)(溫度穩(wěn)定：τ_f≈0ppm/℃)及低燒結(jié)溫度(<960℃)，能與Ag或Cu電極匹配共燒的特性。但是，絕大部分的微波介質(zhì)陶瓷材料不具有低燒結(jié)溫度及近零的諧振頻率溫度系數(shù)，不適合LTCC技術(shù)的要求，因此開發(fā)和研究低溫?zé)Y(jié)溫度穩(wěn)定型微波介質(zhì)陶瓷材料體系就變得尤為重要。

綜上所述，微波技術(shù)的飛速發(fā)展推動了微波元器件向小型化、集成化的發(fā)展。LTCC技術(shù)以其優(yōu)異的電學(xué)、熱學(xué)、機(jī)械特性成為當(dāng)前電子元件集成化、模塊化的首選方式，廣泛用于宇航工業(yè)、軍事、無線通信、全球定位系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)和汽車等領(lǐng)域。因此，化學(xué)組成和制備工藝簡單、燒結(jié)溫度低、具有溫度穩(wěn)定性、微波介電性能優(yōu)異且能與銅或銀電極共燒的新型微波介質(zhì)陶瓷材料具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種Li₂O-MgO-WO₃三元可低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法。

本發(fā)明的Li₂O-MgO-WO₃三元可低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷的化學(xué)組成式為：MgLi_1.2W_0.8O₄。

制備上述Li₂O-MgO-WO₃三元可低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷的具體步驟為：

(1)以純度≥99%的Li₂CO₃、MgO和WO₃為原始粉末，按MgLi_1.2W_0.8O₄的組成稱量配料。