[發(fā)明專利]一種低溫?zé)Y(jié)低損耗氟氧化物微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110257903.8
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112851347A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉鵬;翟思美;張帥帥
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西師范大學(xué)
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責(zé)任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

本發(fā)明公開了一種低溫?zé)Y(jié)低損耗氟氧化物微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法，該陶瓷的物相為巖鹽立方結(jié)構(gòu)Li_6.5MgTiNbO₈F_1.5，介電常數(shù)ε_r范圍為15.8～17.3，品質(zhì)因數(shù)Q×f為81600～92600GHz，諧振頻率溫度系數(shù)τ_f范圍為?38～?42ppm/℃。本發(fā)明陶瓷燒結(jié)溫度低(850～950℃)、物相組成穩(wěn)定，具有較高的品質(zhì)因數(shù)，介電損耗較低，與銀電極有很好的兼容性，且其采用傳統(tǒng)固相反應(yīng)工藝制備而成，所用原料豐富、成本低廉，有利于工業(yè)化生產(chǎn)，可廣泛應(yīng)用于微波介質(zhì)基板、濾波器、天線等微波器件的制造。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子陶瓷及其制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低溫?zé)Y(jié)低損耗氟氧化物微波介質(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(300MHz～300GHz)電路中作為介質(zhì)材料完成一種或多種功能的陶瓷材料。5G移動通訊技術(shù)向亞毫米波-毫米波頻段擴(kuò)展對微波介質(zhì)材料的綜合性能提出了更高要求，即低介電常數(shù)(ε_r)以降低信號延遲時間，高品質(zhì)因數(shù)(Q×f)以降低信號傳輸損耗，近零諧振頻率溫度系數(shù)(τ_f)以保證器件工作的熱穩(wěn)定性。因此，制備更多高性能的微波介質(zhì)陶瓷是材料領(lǐng)域的研究重點。

低介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷的ε_r值小于20，該類陶瓷材料常作為高頻下的微波器件、微波電路中的基板材料、微波通訊材料等應(yīng)用于高科技中。主要代表材料有Li₂Mg₃TiO₆、Mg₂SiO₄、MgTiO₃、Mg₄Nb₂O₉，雖然這些低介電常數(shù)類材料具有較高的品質(zhì)因數(shù)，但是其燒結(jié)溫度較高，無法應(yīng)用于低溫共燒陶瓷技術(shù)(LTCC)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有低燒結(jié)溫度和較高Q×f值的低損耗氟氧化物微波介質(zhì)陶瓷，并為該陶瓷提供一種成本低且工藝簡單的制備方法。

針對上述目的，本發(fā)明所述陶瓷的物相為巖鹽立方結(jié)構(gòu)Li_6.5MgTiNbO₈F_1.5，其介電常數(shù)ε_r范圍為15.8～17.3，品質(zhì)因數(shù)Q×f范圍為81600～92600GHz，諧振頻率溫度系數(shù)τ_f范圍為-38～-42ppm/℃。

本發(fā)明所述陶瓷屬于立方晶系，F(xiàn)m-3m空間群，晶胞參數(shù)α＝β＝γ＝90°，Z＝2，理論密度為3.548(0)g/cm³。

上述低溫?zé)Y(jié)低損耗氟氧化物微波介質(zhì)陶瓷的制備方法由下述步驟組成：

1、按照Li_6.5MgTiNbO₈F_1.5的化學(xué)計量比，將原料Li₂CO₃、MgO、TiO₂、Nb₂O₅、LiF加入球磨罐中，以鋯球為磨球、無水乙醇為球磨介質(zhì)，充分混合球磨6～10小時，60～80℃干燥。

2、將步驟1干燥后的混合物在700～750℃預(yù)燒2～6小時，得到預(yù)燒粉。

3、將步驟2得到的預(yù)燒粉加入球磨罐中，以鋯球為磨球、無水乙醇為球磨介質(zhì)，充分混合球磨6～10小時，60～80℃干燥。

4、向步驟3干燥后的預(yù)燒粉中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的聚乙烯醇水溶液進(jìn)行造粒，過80～120目篩，用粉末壓片機(jī)壓制成圓柱形生坯。

5、將圓柱形生坯在850～950℃燒結(jié)3～6小時，制備成巖鹽立方結(jié)構(gòu)Li_6.5MgTiNbO₈F_1.5微波介質(zhì)陶瓷。