【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子信息功能材料及微电子器件领域，涉及微波介质陶瓷材料，具体提供一种ltcc用li3mg2tio5f微波介质陶瓷材料及其制备方法，应用于无线通信技术微波介质基板、集成基板、微波天线和微波滤波器等领域。
技术介绍
1、物联网、移动通信、射频通信等技术的快速发展推动着关键电子元器件朝着小型化、轻量化、高集成度和低损耗等目标发展，对各种介电谐振器、滤波器、双工器、天线等电子元器件提出了更高的要求，这就要求研究人员不断开发出性能更为优异的微波介质陶瓷作为衬底材料。理想的微波介质材料通常需要满足以下三个条件：(a)合适的相对介电常数，具有高相对介电常数的材料可以有效的减小电子器件的尺寸，而具有低相对介电常数的材料可以降低信号延迟；(b)低介电损耗(tanδ)，也就是高的高质量因数q×f，具有高品质因数的介电材料可以降低插入损耗，从而抑制信号衰减；(c)良好的谐振频率温度系数，具有良好的谐振频率温度系数可以确保电子器件在极端环境下的使用可靠性。与此同时，低温共烧陶瓷技术(ltcc技术)已成为新一代电子器件的主流制备工艺，在电子器件的高集成化、小型化和模块化方面发挥着重要作用，这就要求微波介质陶瓷的烧结温度要低于金属电极的熔点(通常为银电极，熔点为961℃)。
2、近年来，研究学者们基于li2o-mgo-tio2三元体系开发出了一系列具有不同相对介电常数、高品质因数以及谐振频率温度系数良好的微波介质陶瓷材料；其中，li2mg2tio5微波介质陶瓷展现出了较为优异的介电性能：εr＝13.4、q×f＝95000ghz、τ
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对li2mg2tio5微波介质陶瓷目前存在的缺陷，提出一种ltcc用li3mg2tio5f微波介质陶瓷材料及其制备方法。本专利技术通过lif与li2mg2tio5形成li3mg2tio5f固溶体陶瓷材料，有效抑制锂挥发以及四价钛离子的还原，并将烧结温度降至银电极熔点以下，从而满足ltcc的应用；同时，本专利技术提供的微波介质陶瓷材料还具有中低相对介电常数、高品质因数、谐振频率温度系数可调等特点，为微波电子元器件向高频化、轻量化、便携化发展提供了一种有效的解决方案。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种ltcc用li3mg2tio5f微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述微波介质陶瓷材料的化学通式为：li3mg2tio5f，其晶相为立方岩盐结构。
4、进一步的，所述微波介质陶瓷材料的相对介电常数εr为13.0～15.0，品质因数q×f为110000ghz～160000ghz，谐振频率温度系数τf为-15～-40ppm/℃，烧结温度为700℃～950℃。
5、上述ltcc用li3mg2tio5f微波介质陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
6、步骤1、以li2co3、mgo、tio2、lif为原料，按照分子式li3mg2tio5f的化学计量比进行称取，得到混合原料；
7、步骤2、将步骤1称取的混合原料进行湿法球磨，得到第一混合浆料；
8、步骤3、将步骤2得到的第一混合浆料烘干，然后将烘干的混合物料进行研磨过筛处理，得到干燥的第一混合粉体；
9、步骤4、将步骤3得到的第一混合粉体在700～900℃下煅烧2～6小时，使得第一混合粉体进行预烧反应，得到预烧粉料；
10、步骤5、将步骤4得到的预烧粉料进行湿法球磨，得到第二混合浆料；
11、步骤6、将步骤5得到的第二混合浆料烘干、研磨、造粒、过筛，随后将收集的颗粒压制形成生坯；
12、步骤7、将步骤6得到的生坯置于烧结炉中，在700℃～950℃温度下烧结2～8小时，制备得到li3mg2tio5f微波介质陶瓷材料。
13、进一步的，所述步骤2和步骤5中，湿法球磨采用去离子水和二氧化锆球作为球磨介质，混合粉料：去离子水：二氧化锆球的质量比为1：(2～5)：(4～8)，球磨机转速为200～350rad/min，球磨时间为3～12小时。
14、进一步的，所述步骤3和步骤6中，浆料烘干温度为60～150℃。
15、进一步的，所述步骤4中，煅烧的温度变化速率为1～5℃/min。
16、进一步的，所述步骤6中，造粒剂为聚乙烯醇溶液(pva)，pva溶液的质量分数为8～15％；过筛后收集20目～200目之间的粉体颗粒。
17、进一步的，所述步骤7中，烧结曲线为：先升温至350℃～600℃，并在此温度下保温1～5小时进行排胶，随后再升温至烧结温度；温度变化速率为1～5℃/min。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
19、本专利技术提供一种ltcc用li3mg2tio5f微波介质陶瓷材料，由于lif具有较低的烧结温度(800℃)、且与li2mg2tio5具有相同的晶体结构(立方岩盐结构)，因此，通过lif与li2mg2tio5形成li3mg2tio5f固溶体陶瓷，有效抑制锂挥发以及四价钛离子的还原；并且，o2-离子被f-离子取代形成固溶体，该取代弱化了氧键强度，使扩散更容易，降低了烧结温度，从而实现了700℃～950℃的低温烧结，将烧结温度降至银电极熔点以下，从而满足ltcc的应用；同时，li3mg2tio5f微波介质陶瓷材料具有优异的微波介电性能：相对介电常数εr为13.0～15.0，品质因数q×f为110000ghz～160000ghz，谐振频率温度系数τf为-15～-40ppm/℃。
20、此外，本专利技术提供li3mg2tio5f微波介质陶瓷材料的制备方法，其原料丰富、成本低廉，制备得li3mg2tio5f微波介质陶瓷材料的密度较小，有利于工业化应用，可作为天线、介质谐振器、滤波器、微带线等电子器件基板材料，在微波通信、雷达系统、卫星通信等领域具有重要应用前景。
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1.一种LTCC用Li3Mg2TiO5F微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述微波介质陶瓷材料的化学通式为：Li3Mg2TiO5F，其晶相为立方岩盐结构。
2.按权利要求1所述LTCC用Li3Mg2TiO5F微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述微波介质陶瓷材料的相对介电常数εr为13.0～15.0，品质因数Q×f为110000GHz～160000GHz，谐振频率温度系数τf为-15～-40ppm/℃，烧结温度为700℃～950℃。
3.按权利要求1所述LTCC用Li3Mg2TiO5F微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.按权利要求3所述LTCC用Li3Mg2TiO5F微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2和步骤5中，湿法球磨采用去离子水和二氧化锆球作为球磨介质，混合粉料：去离子水：二氧化锆球的质量比为1：(2～5)：(4～8)，球磨机转速为200～350rad/min，球磨时间为3～12小时。
5.按权利要求3所述LTCC用Li3Mg2TiO5F微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3和步骤6中
6.按权利要求3所述LTCC用Li3Mg2TiO5F微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，煅烧的温度变化速率为1～5℃/min。
7.按权利要求3所述LTCC用Li3Mg2TiO5F微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤6中，造粒剂为聚乙烯醇溶液(PVA)，PVA溶液的质量分数为8～15％；过筛后收集20目～200目之间的粉体颗粒。
8.按权利要求3所述LTCC用Li3Mg2TiO5F微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤7中，烧结曲线为：先升温至350℃～600℃，并在此温度下保温1～5小时进行排胶，随后再升温至烧结温度；温度变化速率为1～5℃/min。
...【技术特征摘要】
1.一种ltcc用li3mg2tio5f微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述微波介质陶瓷材料的化学通式为：li3mg2tio5f，其晶相为立方岩盐结构。
2.按权利要求1所述ltcc用li3mg2tio5f微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述微波介质陶瓷材料的相对介电常数εr为13.0～15.0，品质因数q×f为110000ghz～160000ghz，谐振频率温度系数τf为-15～-40ppm/℃，烧结温度为700℃～950℃。
3.按权利要求1所述ltcc用li3mg2tio5f微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.按权利要求3所述ltcc用li3mg2tio5f微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2和步骤5中，湿法球磨采用去离子水和二氧化锆球作为球磨介质，混合粉料：去离子水：二氧化锆球的质量比为1：(2～5)：(4～8)，球磨机转速为200～350ra...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘奎，张岱南，雷奕达，李颉，刘成，廖宇龙，张怀武，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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