[发明专利]通过镁铌组分调控微波介电性能的钛酸锂基微波介质材料

说明书

本发明公开了一种通过镁铌组分调控微波介电性能的钛酸锂基微波介质材料，目标合成物表达式为Li₂Ti_1‑z(Mg_xNb_y)_zO₃，x:y＝1～3，z＝0.15～0.95。先按化学计量式进行配料，经过球磨、烘干、过筛后于800～1000℃预烧，再进行造粒，压制成生坯，生坯于1200～1300℃烧结，制成钛酸锂基微波介质材料。本发明在微波频段下，测得Qf值高达到101,301～145,593GHz，具有较低的介电损耗，同时ε_r系列化14.98～19.54，τ_f连续可调‑15.62～+28.63ppm/℃，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种通过镁铌组分调控微波介电性能钛酸锂基微波介质材料及其制备方法

背景技术

自从物联网提出以来，在家居、运输、医疗保健、军事和石油/天然气等诸多领域，它极大推动了无线连接设备的快速增长。由3G/4G发展到5G网络的移动通讯，不断提高数据的传输速率，这急需攻克微波电路中关键组件用材料，例如天线，滤波器和谐振器。其中，微波介质材料常用作上述关键组件的介质无源基板，需要优化三个微波介电参数：品质因数(Qf)、介电常数(ε_r)和谐振频率的温度系数(τ_f)。随着移动通讯频率的不断增加，具有高品质因数、介电常数系列化和谐振频率温度系数可调的微波介质材料体系变得尤为重要。

最近有研究表明，具有岩盐结构的钛酸锂基微波介质材料，具有较高的Qf值(～63,000)、适中的ε_r(～20)和τ_f(～+28ppm/℃)，且原料相对便宜，制备工艺简单易行。然而，目前关于Li₂TiO₃微波介电参数的可调性研究较少，尤其Qf值(<100,000GHz)无法降低关键组件在微波频段的插入损耗，且ε_r和τ_f值较为固定，无法适应复杂多变的外部环境，尚不能满足高性能关键组件的实现。因此，通过组分调控，改善Li₂TiO₃的Qf值至100,000GHz以上，实现对其ε_r系列化和τ_f连续可调的精准把控，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的，是在Li₂TiO₃微波介质材料体系设计中，引入不同比例的MgO/Nb₂O₅，精准调控镁铌组分，对相组成、微观结构进行定向裁剪，从而调节Li₂TiO₃微波介质材料体系的宏观微波介电性能。最终，制备出具有高品质因数(>100,000GHz)、介电常数系列化(14.98～19.54)和谐振频率温度系数可调(-15.62～+28.63ppm/℃)的钛酸锂基微波介质材料。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种通过镁铌组分调控微波介电性能的钛酸锂基微波介质材料，目标合成物表达式为Li₂Ti_1-z(Mg_xNb_y)_zO₃，x:y＝1～3，z＝0.15～0.95。

上述钛酸锂基微波介质材料的制备方法，具体实施步骤如下：