[发明专利]Li2O-MgO-WO3三元可低温烧结微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，特别涉及一种在微波频率使用的Li₂O-MgO-WO₃三元可低温烧结微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是指应用于微波频段(主要是UHF、SHF频段)电路中作为介质材料，并完成一种或多种功能的陶瓷，是近30年来迅速发展起来的一类新型功能陶瓷。微波介质陶瓷不仅可以作为微波电路中的绝缘基板，还可用于制造微波介质滤波器和谐振器等器件。

近年来，随着微波移动通讯技术不断向高频化和数字化方向发展，对元器件模块化的要求也越来越迫切。低温共烧陶瓷技术（LTCC，Low Temperature Co-fired Ceramics）是电子器件模块化的主要技术之一。LTCC的关键技术要求微波介质材料必须性能优异、具有低的烧结温度（≤900℃）且能与Ag电极共烧兼容。目前大多数的微波介电陶瓷虽然具有优异的性能，但是其烧结温度太高（≥1300℃），如(Zr,Sn)TiO₄、Ba(Zn_1/3Ta_2/3)O₃、Ba(Mg_1/3Ta_2/3)O₃等，故无法应用于LTCC器件上。因此越来越多的研究放在了探索烧结温度低、性能优异且能与Ag电极实现共烧兼容的材料体系上。

近年来信息技术飞速发展，通讯类电子产品、军事电子整机等在小型化、轻型化、高可靠性、高集成度及低成本方面的需求，对以微波介质陶瓷为基础的微波元器件提出了更高的要求。以低温共烧陶瓷(low-temperature co-fired ceramic,LTCC)技术为基础的多层结构设计可有效减小器件体积，是实现这些需求的重要技术手段。

LTCC技术是一种令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术，涉及电路设计、材料科学、微波技术等广泛领域。它最初是20世纪80年代由休斯公司开发的新型材料技术，利用低温烧结陶瓷材料，根据设计的图案结构，将基板、电子元件、电极材料等一次性烧成，大大提高了生产效率。与其他组件整合技术相比，LTCC技术具有许多优点：LTCC技术的烧结温度一般低于950℃，可以采用金、银、铜等高电导率金属作为导电介质，降低了工艺难度并提高了信号传输速度；LTCC材料的介电常数可以在很大的范围内变动，使电路设计更加灵活；温度特性更加优秀，如具有较小的热膨胀系数、较小的谐振频率温度系数，可适应大电流及耐高温特性要求；可靠性更高，可用于恶劣环境；可以得到更细的线宽和线间距，提高了集成度。

微波介质陶瓷材料作为LTCC技术的关键材料之一，应该具有低损耗(高Q×f值)、近零的谐振频率温度系数(温度稳定：τ_f≈0ppm/℃)及低烧结温度(<960℃)，能与Ag或Cu电极匹配共烧的特性。但是，绝大部分的微波介质陶瓷材料不具有低烧结温度及近零的谐振频率温度系数，不适合LTCC技术的要求，因此开发和研究低温烧结温度稳定型微波介质陶瓷材料体系就变得尤为重要。

综上所述，微波技术的飞速发展推动了微波元器件向小型化、集成化的发展。LTCC技术以其优异的电学、热学、机械特性成为当前电子元件集成化、模块化的首选方式，广泛用于宇航工业、军事、无线通信、全球定位系统、无线局域网和汽车等领域。因此，化学组成和制备工艺简单、烧结温度低、具有温度稳定性、微波介电性能优异且能与铜或银电极共烧的新型微波介质陶瓷材料具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种Li₂O-MgO-WO₃三元可低温烧结微波介质陶瓷及其制备方法。

本发明的Li₂O-MgO-WO₃三元可低温烧结微波介质陶瓷的化学组成式为：MgLi_1.2W_0.8O₄。

制备上述Li₂O-MgO-WO₃三元可低温烧结微波介质陶瓷的具体步骤为：

(1)以纯度≥99%的Li₂CO₃、MgO和WO₃为原始粉末，按MgLi_1.2W_0.8O₄的组成称量配料。