[发明专利]一种低介电常数聚阴离子型微波介质陶瓷及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波介电陶瓷材料，特别涉及一种低介电常数聚阴离子型微波介质陶瓷及制备方法。

背景技术

近年来，微波通讯技术得到了迅速的发展，频率高端化、小型化、集成化、高品质化和低成本化已经成为了微波器件发展的必然趋势。其中，介电隔离、远距离电磁波传输和毫米波、亚毫米波回路集成化的介质波导线路则对介电陶瓷提出了介电常数较低且可系列化、品质因数高以获得优良的选频特性、谐振频率温度系数低等要求。

同时为了进一步满足微波通讯系统对器件提出的小型化、模块低成本化、高集成度、高可靠性和高性能的需求，可使用一种基于低温共烧陶瓷技术的片式多层微波器件来有效地减小微波元器件的体积。然而，要实现微波器件的低温共烧应用和片式化，就需要微波介质材料能与高电导率的电极Pt、Pd、Au、Ag、Cu等共烧且烧结收缩互相匹配。从经济低成本的角度考虑，熔点较低并且具备高热传导系数，低热膨胀系数的Ag、Cu等作为电极材料最为理想。因此一般要求微波介质陶瓷的烧结温度较低，而且不能和电极材料发生反应。然而目前使用的低介电常数微波介质陶瓷材料的烧结温度普遍偏高，不能满足要求。因此，能够低温烧结且与电极材料化学兼容性好的微波介质陶瓷将是今后发展的重要方向。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种介电常数聚阴离子型微波介质陶瓷的制备方法，制备工艺简单。

本发明的另一目的在于提供一种介电常数聚阴离子型微波介质陶瓷，具有低介电常数，高品质因数，谐振频率温度系数较小，且烧结温度较低。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种低介电常数聚阴离子型微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)以Li₂CO₃、聚磷酸铵、MgO、SiO₂为原料，按Mg₂SiO₄-LiMgPO₄分子式配料混合，球磨并烘干后，分别在800℃～1000℃空气中预烧3～4小时制得Mg₂SiO₄-LiMgPO₄陶瓷粉末；

(2)将Mg₂SiO₄-LiMgPO₄、TiO₂粉体按分子式mMg₂SiO₄-nLiMgPO₄-pTiO₂配料混合，球磨并烘干后，添加粘结剂造粒后，模压成型，在1050～1125℃，大气气氛下烧结2～3小时制备出致密介质陶瓷；

其中，35％摩尔≤m≤50％摩尔，35％摩尔≤n≤50摩尔，0％摩尔≤p≤30％摩尔。

步骤(1)所述的原料为纯度为99％以上的原料。

步骤(1)所述球磨，具体为：

采用行星球磨仪进行湿式球磨，球磨时间为30～120分钟。

步骤(2)所述球磨，具体为：

采用行星球磨仪进行湿式球磨，球磨时间为30～120分钟。

步骤(2)所述添加粘结剂，具体为：

添加质量为预烧后的粉料5～10％的粘结剂；所述粘结剂为质量浓度5％的聚乙烯醇溶液。

低介电常数聚阴离子型微波介质陶瓷，分子式为mMg₂SiO₄-nLiMgPO₄-pTiO₂；其中，35％摩尔≤m≤50％摩尔，35％摩尔≤n≤50摩尔，0％摩尔≤p≤30％摩尔。

当p＝0％摩尔，所述低介电常数聚阴离子型微波介质陶瓷为正交镁橄榄石相；当0％摩尔<p≤30％摩尔，所述低介电常数聚阴离子型微波介质陶瓷为金红石相和正交镁橄榄石相的混合相。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

(1)本发明的介电常数聚阴离子型微波介质陶瓷，具有低介电常数(6～11)，高品质因数(>18,000GHz)，较小谐振频率温度系数。

(2)本发明的介电常数聚阴离子型微波介质陶瓷，可在1050～1125℃烧结，具有较低的烧结温度。

(3)本发明制备的低介电常数微波介电陶瓷与银电极材料的化学兼容性好，使用清洁无污染的常见元素，不含昂贵的稀土元素，原材料价格低廉。