O的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及介电陶瓷材料，特别是设及用于制造微波频率使用的陶瓷基板、谐振 器与滤波器等微波元器件的介电陶瓷材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 微波介电陶瓷是指应用于微波频段（主要是UHF和甜F频段）电路中作为介质材 料并完成一种或多种功能的陶瓷，在现代通讯中被广泛用作谐振器、滤波器、介质基片和介 质导波回路等元器件，是现代通信技术的关键基础材料，已在便携式移动电话、汽车电话、 无绳电话、电视卫星接受器和军事雷达等方面有着十分重要的应用，在现代通讯工具的小 型化、集成化过程中正发挥着越来越大的作用。
[0003] 应用于微波频段的介电陶瓷，应满足如下介电特性的要求；（1)系列化介电常数 e 适应不同频率及不同应用场合的要求；（2)高的品质因数Q值或低的介质损耗tan 5 W降低噪音，一般要求Qf > 3000GHz ;(3)谐振频率的温度系数Tf尽可能小W保证器件具 有好的热稳定性，一般要求-10ppm/°C《T +l〇ppm/°C。国际上从20世纪30年代末就 有人尝试将电介质材料应用于微波技术，并制备出Ti化微波介质滤波器，但其谐振频率温 度系数Tf太大而无法实用化。上世纪70年代W来，开始了大规模的对介质陶瓷材料的开 发工作，根据相对介电常数Ef的大小与使用频段的不同，通常可将已被开发和正在开发 的微波介质陶瓷分为4类。
[0004] (1)超低介电常数微波介电陶瓷，主要代表是Al2〇3-Ti〇2、YsBaCuOs、MgAl2〇4和 Mg2Si〇4等，其e r《20,品质因数QXf>50000細z，Tf《l〇ppm/°C。主要用于微波基板 W及高端微波元器件。
[000引 似低e济高Q值的微波介电陶瓷，主要是BaO-MgO-Ta 205, BaO-化0-Ta205或 Ba0-Mg0-Nb205, Ba0-&i0-Nb205系统或它们之间的复合系统MWDC材料。其e r= 20~35, Q =(1~2) X 104(在f > 10細Z下），T 0。主要应用于f > 8細Z的卫星直播等微波通 信机中作为介质谐振器件。
[0006] 做中等e济Q值的微波介电陶瓷，主要是W BaTi 4〇9、832化〇2。和狂r、Sn)Ti〇4 等为基的MWDC材料，其er= 35~45,Q=化~9)X10 3 (在f = 3~_ 4細z下）， T5ppm/°C。主要用于4~8GHz频率范围内的微波军用雷达及通信系统中作为介质谐 振器件。
[0007] (4)高而Q值较低的微波介电陶瓷，主要用于0.8~4GHz频率范围内民用移动 通讯系统，该也是微波介电陶瓷研究的重点。80年代W来，Kolar、Kato等人相继发现并研 究了类巧铁矿鹤青铜型BaO-山2〇3-Ti〇2系列（Ln = La、Sm、Nd或Pr等，简称BLT系）、 复合巧铁矿结构化0-Li2〇-山2〇3-Ti化系列、铅基系列材料、Ca i_xLn2x/3Ti〇3系等高e r微 波介电陶瓷，其中BLT体系的BaO-刷2〇3-Ti〇2材料介电常数达到90,铅基系列（Pb，化） Zr〇3介电常数达到105。
[000引 由于微波介电陶瓷的S个性能指标（Ef与Q.f和Tf)之间是相互制约的关 系（见文献；微波介质陶瓷材料介电性能间的制约关系，朱建华，梁飞，汪小红，吕文中， 电子元件与材料，2005年3月第3期），满足=个性能要求的单相微波介质陶瓷非常少， 主要是它们的谐振频率温度系数通常过大或者品质因数偏低而无法实际应用要求。目 前对微波介质陶瓷的研究大部分是通过大量实验而得出的经验总结，却没有完整的理 论来阐述微观结构与介电性能的关系，因此，在理论上还无法从化合物的组成与结构上预 测其谐振频率温度系数和品质因数等微波介电性能，探索与开发近零谐振频率温度系数 (-10ppm/°C《 Tf《+l0ppm/°C)与较高品质因数的系列不同介电常数微波介电陶瓷是本 领域技术人员一直渴望解决但始终难W获得成功的难题，该在很大程度上限制了微波介电 陶瓷与器件的发展。我们对组成Li化Nb50i4、LiNiNb50i4、LiMnNbs0i4的系列化合物进行了微 波介电性能的研究，而且它们的温度系数都偏大而无法作为实用化的可低温烧结微波介质 陶瓷
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是提供一种具有良好热稳定性与低损耗的低介电常数微波介电陶 瓷材料及其制备方法。
[0010] 本发明的微波介电陶瓷材料的化学组成为LiMgNbs〇i4。
[0011] 本微波介电陶瓷材料的制备方法步骤为：
[001引 （1)将纯度为99. 9% (重量百分比）W上的叫哪、MgO和佩205的原始粉末按 LUnNbs0i4的组成称量配料。
[0013] (2)将步骤（1)原料湿式球磨混合12小时，球磨介质为无水己醇，烘干后在 1050°C大气气氛中预烧6小时。
[0014] (3)在步骤（2)制得的粉末中添加粘结剂并造粒后，再压制成型，最后在1100~ 115(TC大气气氛中烧结4小时；所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚己締醇溶液，聚己締 醇的添加量占粉末总质量的3%。
[00巧]本发明的优点；LiMgNbs〇i4陶瓷在1150°C W下烧结良好，介电常数达到 22. 1~22. 9,尤其是谐振频率的温度系数T f小，温度稳定性好；品质因数Qf值高达 117000-152000GHZ，可广泛用于各种介质基板、谐振器和滤波器等微波器件的制造，可满足 低温共烧技术及微波多层器件的技术需要，在工业上有着极大的应用价值。
【具体实施方式】
[0016] 实施例；
[0017] 表1示出了构成本发明的不同烧结温度的3个具体实施例及其微波介电性能。其 制备方法如上所述，用圆柱介质谐振器法进行微波介电性能的评价。
[001引本陶瓷可广泛用于各种介质基板、谐振器和滤波器等微波器件的制造，可满足移 动通信和卫星通信等系统的技术需要。
[0019]表 1 ;
[0020]
【主权项】
1. 一种超低损耗温度稳定型低介电常数微波介电陶瓷，其特征在于所述微波介电陶瓷 的化学组成为：LiMgNb5O14; 所述微波介电陶瓷的制备方法步骤为： (1) 将纯度为99. 9% (重量百分比)以上的Li2C03、Mg0和Nb2O5的原始粉末按LiMgNb5014 的组成称量配料； (2) 将步骤（1)原料湿式球磨混合12小时，球磨介质为蒸馏水，烘干后在1050°C大气 气氛中预烧6小时； (3) 在步骤（2)制得的粉末中添加粘结剂并造粒后，再压制成型，最后在1100~1150°C 大气气氛中烧结4小时；所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇的添 加量占粉末总质量的3%。
【专利摘要】本发明公开了一种超低损耗温度稳定型低介电常数微波介电陶瓷LiMgNb5O14及其制备方法。（1）将纯度为99.9%（重量百分比）以上的Li2CO3、MgO和Nb2O5的原始粉末按LiMgNb5O14的组成称量配料；（2）将步骤（1）原料湿式球磨混合12小时，球磨介质为无水乙醇，烘干后在1050℃大气气氛中预烧6小时；（3）在步骤（2）制得的粉末中添加粘结剂并造粒后，再压制成型，最后在1100~1150℃大气气氛中烧结4小时；所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇的添加量占粉末总质量的3%。本发明制备的陶瓷烧结良好，介电常数达到22.1～22.9，其品质因数Qf值高达117000-152000GHz，谐振频率温度系数小，在工业上有着极大的应用价值。
【IPC分类】C04B35-622, C04B35-495
【公开号】CN104725043
【申请号】CN201510099848
【发明人】方亮, 孙宜华, 李东升, 孙小华
【申请人】三峡大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月6日