[发明专利]织构化锂铌钛(Li-Nb-Ti-O)微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于织构化微波介质陶瓷制备领域，提供了一种织构化锂铌钛(Li-Nb-Ti-O)微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷(LTCC)是指应用于微波频段(300MHz-3000GHz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，其具有损耗低、频率温度系数小、介电常数高等特点，可用于制造介质谐振器、介质滤波器、双工器、微波介质天线、介质稳频振荡器、介质波导传输线等元器件。随着通信、电脑及其周边产品不断向高频化、数字化方向发展，电子元器件日趋小型化、集成化以至模块化。LTCC以其优异的电学、机械、热学及工艺特性，将成为未来电子器件集成化、模块化的首选方式。Li₂O-Nb₂O₅-TiO₂系(LNT)微波介质陶瓷以其介电常数系列可调(20-78)，品质因数较高以及近零的谐振频率温度系数等特点受到研究者的广泛关注。

织构化技术是指通过工艺控制，使原本无规则取向的陶瓷晶粒定向排列，使之具有接近单晶的性能。研究比较多的陶瓷织构化技术有热处理技术和模板晶粒定向生长技术。模板晶粒生长技术(TGG)是利用形貌各向异性的单晶颗粒作为晶种模板(Template)，在模板晶粒生长法继热处理技术之后发展起来的一种以模板晶粒引导定向的织构化方法。它一般采用熔盐法制备各向异性的模板晶粒，再利用流延或挤压的方法，使各向异性粒子在剪切力作用下，依靠粒子间的相互作用来实现晶粒的定向排列。由于模板晶粒生长法首先要制备出各向异性的模板晶粒，而对模板晶粒的制备需要一个长期的摸索过程，因此耗时长、工艺也较复杂。

迄今为止，本领域尚未开发出一种能够制备出具有很强的取向性和织构化特征的织构化微波介质陶瓷，且工艺简单的方法。

因此，本领域迫切需要开发出一种能够制备出具有很强的取向性和织构化特征的织构化微波介质陶瓷，且工艺简单的方法。

发明内容

本发明提供了一种新颖的织构化锂铌钛(Li-Nb-Ti-O)微波介质陶瓷及其制备方法，从而解决了现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供了一种织构化Li-Nb-Ti-O微波介质陶瓷，其化学式为LiNb_0.6Ti_0.5O₃，其晶粒形貌呈层片状。

在一个优选的实施方式中，所述织构化Li-Nb-Ti-O微波介质陶瓷的晶粒径向长度高达80μm，平均长度为40μm，厚度为2-6.0μm。

另一方面，本发明提供了一种制备上述织构化Li-Nb-Ti-O微波介质陶瓷的方法，该方法包括：

以Li₂CO₃、Nb₂O₅、TiO₂为基体粉料，并采用融盐法合成的片状LiNb_0.6Ti_0.5O₃模板晶粒；

以Li₂CO₃、Nb₂O₅、TiO₂为基体粉料，预合成LiNb_0.6Ti_0.5O₃粉料；

将粘结剂和溶剂加热搅拌以形成透明溶液；

将片状LiNb_0.6Ti_0.5O₃模板晶粒和预合成的LiNb_0.6Ti_0.5O₃粉料加入所述透明溶液中，混合均匀得到浆料；

将所述浆料丝网印刷到衬底上并烘干，得到浆料膜，将其裁切、层叠压制成型，并置于600-800℃下以排除有机物，再进行冷等静压处理，烧结，得到织构化Li-Nb-Ti-O微波介质陶瓷。

在一个优选的实施方式中，基体粉料Li₂CO₃、Nb₂O₅和TiO₂以摩尔比5∶3∶5配料。

在另一个优选的实施方式中，所述融盐法采用1∶1至1∶3的熔盐比，并于850℃-1000℃保温3-9小时。

在另一个优选的实施方式中，在850℃下保温2小时预合成LiNb_0.6Ti_0.5O₃粉料。