[发明专利]一种高Q值钛酸锂基微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于陶瓷材料技术领域，公开了一种高Q值钛酸锂基微波介质陶瓷材料及其制备方法，将Li₂CO₃和TiO₂按化学计量式Li₂TiO₃进行配料，球磨、烘干、过筛后于800～1000℃预烧；添加M掺杂剂，球磨、烘干、过筛后造粒，压制成生坯；生坯于1100～1180℃烧结；所得高Q值钛酸锂基微波介质陶瓷材料的化学式为Li₂TiO₃+xM，其中M为Li₂CO₃、MgO、LiF、MgF₂或MgO+LiF，x＝0.6wt.％～3.6wt。本发明通过向Li₂TiO₃中引入不同种类的掺杂剂，改善微波介质陶瓷的烧结特性，克服纯项Li₂TiO₃Qf值较低的缺点，该材料制品具有较高的品质因数，同时兼具适中的介电常数，并且制备工艺简单，由其制作研发的微波介质器件具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体来说，是涉及一种钛酸锂基微波介质陶瓷材料及其制备方法。

技术背景

现代电子技术与通信技术飞速发展，电子元器件正在朝着小型化、高频化、系统化、集成化的方向改进。伴随着5G技术的广泛应用，尤其是大规模天线技术的引入，必将引发在远距离数据传输上的更大能量损耗问题，而围绕5G技术研发的一些新兴技术，诸如自动驾驶、虚拟仿真模拟、工业互联网、无线医疗等，同样对于能量传输效率具有较高要求。因此，如何降低能量传输损耗将成为5G技术发展的首要问题。

微波介质陶瓷作为现代通信技术中的一种关键材料，其所具备的高品质因数(Qf值)是低功耗微波器件的基础，较高的介电常数有利于微波滤波器高性能的实现。为了降低微波滤波器的插入损耗，需要选用具备更高品质因数(Qf值)的微波介质陶瓷材料作为滤波器基板。

作为一种具备超晶格结构的单斜岩盐结构微波介质材料，Li₂TiO₃具备较好的微波介电性能，其介电常数为(～20)，Qf值为(～63,000)；且原料较为易得，制备工艺简单易行；然而纯项Li₂TiO₃的Qf值并不满足生产需求。

发明内容

本发明提供了一种高Q值钛酸锂基微波介质陶瓷材料及其制备方法，解决纯项Li₂TiO₃的Qf值不满足生产需求的技术问题，通过向Li₂TiO₃中添加不同种掺杂剂，改善陶瓷晶相、促进陶瓷致密化烧结，从而改善Li₂TiO₃的烧结特性，以提升钛酸锂的品质因数。。

本发明通过以下的技术方案予以实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种高Q值钛酸锂基微波介质陶瓷材料，其化学式为Li₂TiO₃+xM，其中M为Li₂CO₃、MgO、LiF、MgF₂或MgO+LiF，x为M占Li₂TiO₃的质量百分比，x＝x＝1wt.％～3wt.％。

进一步地，M为MgO+LiF的情况下，MgO与LiF的摩尔比为1：2。

根据本发明的另一个方面，提供了一种上述高Q值钛酸锂基微波介质陶瓷材料的制备方法，该方法按照以下步骤进行：

(1)将Li₂CO₃和TiO₂按化学计量式Li₂TiO₃进行配料，将混合配料、去离子水、磨球在球磨罐中球磨4～24小时；

(2)将步骤(1)球磨后所得原料烘干、过40目筛；