[发明专利]一种低损耗岩盐矿结构微波介质陶瓷及制备方法

说明书

本发明公开了一种低损耗岩盐矿结构微波介质陶瓷及制备方法，该陶瓷材料组成表达式为：Li₂Mg_1+0.33xTi_1‑xNb_0.67xO₄，其中0.25≤x≤0.35。本发明先将Li₂CO₃，MgO，TiO₂和Nb₂O₅等原材料按照表达式进行配料，经球磨、干燥、过筛后于1050°C环境下进行预烧处理；再经二次球磨、干燥后外加8%重量百分比粘合剂进行造粒，压制成型为坯体，采用埋烧法对陶瓷坯体于1400‑1450°C烧结，制得高性能的锂镁钛基微波介质陶瓷。本发明微波介质陶瓷材料具有以下特点：较高的品质因数（Q×f~160,000GHz），接近于0的谐振频率温度系数（τ_f~‑3ppm/°C）。所制备材料介电常数（ε_r）约为16，制备工艺较为简单，制备过程环保，成本较低，是一种很有发展前途的低介电微波介质材料。

技术领域

本发明属于特种陶瓷制备工艺技术领域，特别涉及一种低损耗岩盐矿结构微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷(MWDC)是指在微波频段电路中作为介质材料完成微波信号处理的一种陶瓷，是一种新型的电子功能陶瓷。

随着互联网技术的迅猛发展，信息容量呈指数性增长，应用频率朝着更高的频段发展，便携式终端和移动通信进一步向着小型化、高集成化和高可稳定性等方向发展。

同时，介质谐振器、滤波器、电容器等器件在电磁波的接受与发送、能量与信号耦合及筛选频率方面有待进一步的提高，这就对微波电路中的元器件提出了更高要求，开发小型化、高稳定、廉价及高集成化的新型微波介质陶瓷已成为当今研究开发的焦点所在。

微波介质陶瓷作为制造微波元器件的关键部分，应满足如下性能要求：（1）相对介电常数ε_r要尽量的高，这可以让器件更加小型化；（2）谐振频率温度系数τ_f要尽可能的接近0，这样才能使器件工作时有较好的稳定性；（3）品质因数 Q×f值要高，这样才能有优良的选频特性。

近年来，一种新型的立方晶系岩盐矿结构的Li₂MgTiO₄陶瓷由于具有良好的微波介电性能而逐渐进入研究人员视线：在2011年，Tseng等人首次报道了在1360°C烧结的Li₂MgTiO₄陶瓷具有优异的微波介电性能，即ε_r=17.25，Q×f =97,300 GHz和τ_f =-27.2ppm/°C；在2015年，Yao等人报道了在1250°C烧结的通过传统的固相法制备的Li₂MgTiO₄陶瓷具有ε_r=15.07，Q×f =91,000 GHz和τ_f =-28 ppm/°C的微波介电性能。

基于上述研究可以发现岩盐矿结构的Li₂MgTiO₄陶瓷是比较有应用潜力的一种新型微波介质陶瓷体系，但由于温度系数与介电损耗较大等原因，尚未见该系材料产品在国内外市场的实际应用。

发明内容

本发明提供了一种采用离子复合掺杂手段和埋烧法制备的具有优异微波介电性能的Li₂MgTiO₄基微波介质陶瓷。