CN102381874B

CN102381874B - 一种低温共烧微波介质陶瓷材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102381874B
Application number: CN 201110215700
Authority: CN
Inventors: 陈国华; 康晓玲; 侯美珍; 包燕; 狄洁昌; 李擘; 杨云
Original assignee: Guilin University of Electronic Technology
Current assignee: Guilin University of Electronic Technology
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: CN102381874A

Abstract

本发明公开了一种低温共烧微波介质陶瓷材料及其制备方法，该材料包括主要粉料Li₂ZnTi₃O₈、辅助成分TiO₂及低熔点LZB或LBS玻璃粉，TiO₂和玻璃粉以粉末形式加入到Li₂ZnTi₃O₈粉体中，然后在球磨机中混匀、干燥、造粒、烧结制成。材料的配比是以Li₂ZnTi₃O₈粉体为基准，按照玻璃粉占Li₂ZnTi₃O₈质量的0.5～3wt%，TiO₂粉体占Li₂ZnTi₃O₈质量的0～5wt%进行配料。通过传统固相反应法，即可得到本发明材料。本发明制备的低温共烧微波介质陶瓷，其烧结温度低（875℃左右），微波介电性能优良，与Ag电极共烧良好，可以采用高导电率、低成本的纯银作为电极材料，可极大地降低器件的制造成本，可用于低温共烧陶瓷（LTCC）系统、多层介质谐振器、微波天线、滤波器等微波器件的制造。

Description

一种低温共烧微波介质陶瓷材料及其制备方法

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，涉及一种微波介质陶瓷材料，特别是一种低温共烧微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着电子信息技术不断向高频化和数字化方向发展，对元器件的小型化、集成化和模块化的要求日益迫切，低温共烧陶瓷LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramics）因其优异的电学、机械、热学及工艺特性以及高可靠性，已经成为电子器件模块化的主要技术之一。LTCC系统的烧结温度低，可用导电率高的贱金属（如Ag、Cu等）作为多层布线的导体材料，可以提高组装密度、信号传输速度，并可内埋于多层基板一次烧成的各种层式微波电子器件，因此广泛用于高速高密度互连多元陶瓷组件（MCM）之中。利用LTCC共烧技术制造的具有独石结构的微波器件，具有介电损耗低、成本低、可靠性高及与集成电路（IC）热匹配好等特点，因此有着极广的应用前景。因此，降低材料的烧结温度，使其能够与Ag或Cu共烧是目前微波介质陶瓷研究的主要方向。

大多数商用的微波介质材料虽然具有优异的微波介电性能，但是其烧结温度很高（一般≥1200 ℃），因此必须降低材料的烧结温度以满足LTCC工艺的要求。降低微波介质材料烧结温度的主要有：添加低熔点氧化物或低熔点玻璃；引入化学合成方法；使用超细粉作原料。化学方法合成和超细粉作原料将会导致工艺过程复杂，制造成本和周期较长。相比较而言，添加适量的低熔点氧化物或低熔点玻璃，工艺简单，成本低廉，易于材料批量化生产，并且不会恶化材料的微波介电性能。世界著名的几大制造商（杜邦、IBM、Ferro、Hereus）均采用过添加低熔点玻璃来降低材料的烧结温度到900 ℃附近，以便能够与Ag电极共烧。

综上所述，随着微波通讯技术的迅猛发展，对微波元器件的便携式、微型化提出了新的要求。用高介电常数微波材料制造的微波谐振器可极大减小器件尺寸，但进一步微型化的出路在于MCM的发展。在制造MCM用多层电路基板时，LTCC技术具有独特的技术优势，因此与LTCC技术相适应的多层介质器件和相关材料得到了业界广泛的重视和研究开发。适用于LTCC技术、微波性能优异、能与Ag电极共烧良好、化学组成和制备工艺简单、成本低廉的新型微波介质陶瓷材料是一类极具产业化应用前景的新材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中LTCC的不足，提供一种低温烧结微波介质材料及其制备方法。该低温烧结微波介质陶瓷材料是在Li₂ZnTi₃O₈中通过添加少量低熔点玻璃和少量的TiO₂，其烧结温度可降到875 ℃左右，同时具有优秀的微波介电性能。

实现本发明目的的技术方案是：

一种低温烧结微波介质陶瓷材料，它由主要成分Li₂ZnTi₃O₈、辅助成分TiO₂及低熔点玻璃粉组成，TiO₂和玻璃粉以粉末形式加入到Li₂ZnTi₃O₈主粉体中，然后在球磨机中混匀、干燥、造粒、烧结制成。按照配方：Li₂ZnTi₃O₈+玻璃粉+TiO₂进行配料，其中：玻璃粉占Li₂ZnTi₃O₈质量的0.5～3wt%；TiO₂占Li₂ZnTi₃O₈质量的0～5wt%，低熔点玻璃为LZB（Li₂O-ZnO-B₂O₃）玻璃和LBS（Li₂O -B₂O₃-SiO₂）玻璃中的一种。

一种低温烧结微波介质陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）合成Li₂ZnTi₃O₈，备用；

（2）制备LZB和LBS玻璃粉，备用；

（3）取一定量合成的Li₂ZnTi₃O₈粉体，按照玻璃粉占Li₂ZnTi₃O₈质量的0.5～3wt%，TiO₂粉体占Li₂ZnTi₃O₈质量的0～5wt%进行配料；

（4）将上述主成分Li₂ZnTi₃O₈、辅助成分TiO₂和玻璃粉装入塑料瓶中，加入适量无水乙醇溶液，混合球磨12～24h，烘干，过100目筛得到陶瓷粉体；

（5）然后在粉体中加入5%聚乙烯醇（PVA）水溶液，混合、烘干，过50目筛造粒；

（6）将造粒后的粉体压制成圆柱样品，在850～925℃温度下烧结4h即得到可用于低温共烧的微波介质陶瓷材料。

步骤（1）所述的Li₂ZnTi₃O₈是以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、ZnO和TiO₂（纯度≥99%）为反应物原料，按照摩尔比Li₂CO₃：ZnO：TiO₂=1：1：3称料，将配好的料以无水酒精为介质，球磨混合24 h，烘干后过筛，然后在900℃保温4 h合成。

步骤（2）所述的LZB玻璃粉是以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、ZnO和H₃BO₃（纯度≥99%）为原料，按照aLi₂O+ bZnO +cB₂O₃进行配料，其中按重量百分比计a=10～15%，b=35～40%，c=45～55%。将配合料在900℃温度下熔融1h，然后倒入冷水中形成玻璃渣，经过球磨得到D₅₀=8～10 μm的LZB玻璃粉末，玻璃软化点为480～500 ℃。

步骤（2）所述的LBS玻璃粉是以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、SiO₂和H₃BO₃（纯度≥99%）为原料，按照aLi₂O+ b B₂O₃ +c SiO₂进行配料，其中按重量百分比计a=30～35%，b=50～55%，c=15～20%。将配合料在900℃温度下熔融1h，然后倒入冷水中形成玻璃渣，经过球磨得到D₅₀=3～5 μm的LBS玻璃粉末，玻璃软化点为430～450℃。

本发明以Li₂ZnTi₃O₈为主要成分，添加辅助成分TiO₂，以及自制的低熔点玻璃作为烧结助剂，成功地将微波介质陶瓷材料的烧结温度降到875 ℃左右，同时具有优异的微波性能，从而使得该材料能够与Ag电极共烧。该低温共烧微波介质陶瓷材料的化学组成和制备工艺比较简单，成本低廉，可广泛用于LTCC系统、多层介质谐振器、微波天线、滤波器等微波器件的制造。

附图说明：

图1是本发明实施例1的与Ag电极共烧的XRD谱和SEM图。

图2是本发明实施例10的与Ag电极共烧的XRD谱和SEM图。

具体实施方式

本发明一种低温共烧微波介质陶瓷材料的制备方法，可通过下列非限定性实施例得到更加清楚的描述。

实施例1

一种低温共烧微波介质陶瓷材料的制备方法，其组成中添加TiO₂和LZB玻璃粉。

1）合成Li₂ZnTi₃O₈：以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、ZnO和TiO₂（纯度≥99%）为原料，按照摩尔比Li₂CO₃：ZnO：TiO₂=1：1：3称料，将配好的料以无水酒精为介质，球磨混合12 h，烘干后过筛，然后在900℃保温4 h合成Li₂ZnTi₃O₈主粉体。

2）制备LZB玻璃粉：以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、ZnO和H₃BO₃（纯度≥99%）为原料，按照aLi₂O+ bZnO +cB₂O₃进行配料，其中按重量百分比计a=10%，b=37%，c=53%。将配合料在900℃温度下熔融1h，然后倒入冷水中形成玻璃渣，经过球磨得到D₅₀=10 μm的LZB玻璃粉末，玻璃软化点为490 ℃。

3）取一定量合成的Li₂ZnTi₃O₈粉体，按照LZB玻璃粉占Li₂ZnTi₃O₈质量的1wt%，TiO₂粉体占Li₂ZnTi₃O₈质量的3.5wt%进行配料。将上述主成分Li₂ZnTi₃O₈、玻璃粉和TiO₂倒入塑料瓶中，加入无水乙醇溶剂，混合球磨18 h，烘干，过100目筛得到陶瓷粉体，随后在粉体中加入5%聚乙烯醇（PVA）水溶液，混合、烘干，过50目筛造粒。造粒后的粉体在100MPa压力下压制成直径11mm，厚度5mm的圆片样品。圆片样品在500 ℃保温2小时排掉PVA粘结剂，然后在875℃温度下烧结4h即得到低温共烧微波介质陶瓷材料。该材料的微波介电性能为：ε _r=25.6，Q×f=37489GHz，τ_f=-1.8ppm/℃

实施例2

一种低温共烧微波介质陶瓷材料的制备方法，其组成中添加LZB玻璃粉。

1）合成Li₂ZnTi₃O₈：以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、ZnO和TiO₂（纯度≥99%）为原料，按照摩尔比Li₂CO₃：ZnO：TiO₂=1：1：3称料，将配好的料以无水酒精为介质，球磨混合12 h，烘干后过筛，然后在900℃保温4 h合成Li₂ZnTi₃O₈。

2）制备LZB玻璃粉：以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、ZnO和H₃BO₃（纯度≥99%）为原料，按照aLi₂O+ bZnO +cB₂O₃进行配料，其中按重量百分比计a=15%，b=40%，c=50%。将配合料在900℃温度下熔融1h，然后倒入冷水中形成玻璃渣，经过球磨得到D₅₀=8 μm的LZB玻璃粉末，玻璃软化点为480 ℃。

3）取一定量合成的Li₂ZnTi₃O₈粉体，按照LZB玻璃粉占Li₂ZnTi₃O₈质量的1wt%进行配料。将上述主成分Li₂ZnTi₃O₈和玻璃粉倒入塑料瓶中，加入无水乙醇溶剂，混合球磨12 h，烘干，过100目筛得到陶瓷粉体，随后在粉体中加入5%聚乙烯醇（PVA）水溶液，混合、烘干，过50目筛造粒。造粒后的粉体在100MPa压力下压制成直径11mm，厚度5mm的圆片样品。圆片样品在500 ℃保温2小时排掉PVA粘结剂，然后在875℃温度下烧结4h即得到低温共烧微波介质陶瓷材料。该材料的微波介电性能为：ε _r=23.9，Q×f =31608GHz，τ_f =-14.3ppm/℃。

实施例3

1）合成Li₂ZnTi₃O₈：以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、ZnO和TiO₂（纯度≥99%）为原料，按照摩尔比Li₂CO₃：ZnO：TiO₂=1：1：3称料，将配好的料以无水酒精为介质，球磨混合24h，烘干后过筛，然后在900℃保温4 h合成Li₂ZnTi₃O₈。

2）制备LZB玻璃粉：以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、ZnO和H₃BO₃（纯度≥99%）为原料，按照aLi₂O+ bZnO +cB₂O₃进行配料，其中按重量百分比计a=10%，b=35%，c=55%。将配合料在900℃温度下熔融1h，然后倒入冷水中形成玻璃渣，经过球磨得到D₅₀=9 μm的LZB玻璃粉末，玻璃软化点为485 ℃。

3）取一定量合成的Li₂ZnTi₃O₈粉体，按照LZB玻璃粉占Li₂ZnTi₃O₈质量的0.5wt%进行配料。将上述主成分Li₂ZnTi₃O₈和玻璃粉倒入塑料瓶中，加入无水乙醇溶剂，混合球磨24h，烘干，过100目筛得到陶瓷粉体，随后在粉体中加入5%聚乙烯醇（PVA）水溶液，混合、烘干，过50目筛造粒。造粒后的粉体在100MPa压力下压制成直径11mm，厚度5mm的圆片样品。圆片样品在500 ℃保温2 h排掉PVA粘结剂，然后在900℃温度下烧结4h即得到低温共烧微波介质陶瓷材料。该材料的微波介电性能为：ε _r=23.7，Q×f =26725GHz，τ_f =-12.9ppm/℃。

实施例4

1）合成Li₂ZnTi₃O₈：以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、ZnO和TiO₂（纯度≥99%）为原料，按照摩尔比Li₂CO₃：ZnO：TiO₂=1：1：3称料，将配好的料以无水酒精为介质，球磨混合24 h，烘干后过筛，然后在900℃保温4 h合成Li₂ZnTi₃O₈。

2）制备LZB玻璃粉：以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、ZnO和H₃BO₃（纯度≥99%）为原料，按照aLi₂O+ bZnO +cB₂O₃进行配料，其中按重量百分比计a=15%，b=40%，c=45%。将配合料在900℃温度下熔融1h，然后倒入冷水中形成玻璃渣，经过球磨得到D₅₀=10 μm的LZB玻璃粉末，玻璃软化点为500 ℃。

3）取一定量合成的Li₂ZnTi₃O₈粉体，按照LZB玻璃粉占Li₂ZnTi₃O₈质量的3wt%进行配料。将上述主成分Li₂ZnTi₃O₈和玻璃粉倒入塑料瓶中，加入无水乙醇溶剂，混合球磨12 h，烘干，过100目筛得到陶瓷粉体，随后在粉体中加入5%聚乙烯醇（PVA）水溶液，混合、烘干，过50目筛造粒。造粒后的粉体在100MPa压力下压制成直径11mm，厚度5mm的圆片样品。圆片样品在500 ℃保温2 h排掉PVA粘结剂，然后在900℃温度下烧结4h即得到低温共烧微波介质陶瓷材料。该材料的微波介电性能为：ε _r=23.1，Q×f =17112GHz，τ_f =-16.8ppm/℃。

实施例5

3）取一定量合成的Li₂ZnTi₃O₈粉体，按照LZB玻璃粉占Li₂ZnTi₃O₈质量的1wt%，TiO₂粉体占Li₂ZnTi₃O₈质量的5wt%进行配料。将上述主成分Li₂ZnTi₃O₈、玻璃粉和TiO₂倒入塑料瓶中，加入无水乙醇溶剂，混合球磨12 h，烘干，过100目筛得到陶瓷粉体，随后在粉体中加入5%聚乙烯醇（PVA）水溶液，混合、烘干，过50目筛造粒。造粒后的粉体在100MPa压力下压制成直径11mm，厚度5mm的圆片样品。圆片样品在500 ℃保温2 h排掉PVA粘结剂，然后在875℃温度下烧结4h即得到低温共烧微波介质陶瓷材料。该材料的微波介电性能为：ε _r=26.0，Q×f=24079GHz，τ_f=1.6ppm/℃。

实施例6

3）取一定量合成的Li₂ZnTi₃O₈粉体，按照LZB玻璃粉占Li₂ZnTi₃O₈质量的1wt%，TiO₂粉体占Li₂ZnTi₃O₈质量的5wt%进行配料。将上述主成分Li₂ZnTi₃O₈、玻璃粉和TiO₂倒入塑料瓶中，加入无水乙醇溶剂，混合球磨12 h，烘干，过100目筛得到陶瓷粉体，随后在粉体中加入5%聚乙烯醇（PVA）水溶液，混合、烘干，过50目筛造粒。造粒后的粉体在100MPa压力下压制成直径11mm，厚度5mm的圆片样品。圆片样品在500 ℃保温2 h排掉PVA粘结剂，然后在900℃温度下烧结4h即得到低温共烧微波介质陶瓷材料。该材料的微波介电性能为：ε _r=26.1，Q×f=37183GHz，τ_f=2.7ppm/℃。

实施例7

3）取一定量合成的Li₂ZnTi₃O₈粉体，按照LZB玻璃粉占Li₂ZnTi₃O₈质量的1wt%，TiO₂粉体占Li₂ZnTi₃O₈质量的2.5wt%进行配料。将上述主成分Li₂ZnTi₃O₈、玻璃粉和TiO₂倒入塑料瓶中，加入无水乙醇溶剂，混合球磨24 h，烘干，过100目筛得到陶瓷粉体，随后在粉体中加入5%聚乙烯醇（PVA）水溶液，混合、烘干，过50目筛造粒。造粒后的粉体在100MPa压力下压制成直径11mm，厚度5mm的圆片样品。圆片样品在500 ℃保温2h排掉PVA粘结剂，然后在900℃温度下烧结4h即得到低温共烧微波介质陶瓷材料。该材料的微波介电性能为：ε _r=25.4，Q×f=34047GHz，τ_f=-7.5ppm/℃。

实施例8

一种低温共烧微波介质陶瓷材料的制备方法，其组成中添加TiO₂和LBS玻璃粉。

2）制备LBS玻璃粉：以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、SiO₂和H₃BO₃（纯度≥99%）为原料，按照aLi₂O+ b B₂O₃ +c SiO₂进行配料，其中按重量百分比计a=30%，b=52%，c=18%。将配合料在900℃温度下熔融1h，然后倒入冷水中形成玻璃渣，经过球磨得到D₅₀=3 μm的LBS玻璃粉末，玻璃软化点为435℃。

3）取一定量合成的Li₂ZnTi₃O₈粉体，按照LBS玻璃粉占Li₂ZnTi₃O₈质量的1wt%，TiO₂粉体占Li₂ZnTi₃O₈质量的4.5wt%进行配料。将上述主成分Li₂ZnTi₃O₈、玻璃粉和TiO₂倒入塑料瓶中，加入无水乙醇溶剂，混合球磨12 h，烘干，过100目筛得到陶瓷粉体，随后在粉体中加入5%聚乙烯醇（PVA）水溶液，混合、烘干，过50目筛造粒。造粒后的粉体在100MPa压力下压制成直径11mm，厚度5mm的圆片样品。圆片样品在500 ℃保温2小时排掉PVA粘结剂，然后在875℃温度下烧结4h即得到低温共烧微波介质陶瓷材料。该材料的微波介电性能为：ε _r=27.1，Q×f=39560GHz，τ_f=8.7ppm/℃。

实施例9

1）合成Li₂ZnTi₃O₈：以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、ZnO和TiO₂（纯度≥99%）为原料，按照摩尔比Li₂CO₃：ZnO：TiO₂=1：1：3称料，将配好的料以无水酒精为介质，球磨混合12 h，烘干后过筛，然后在900℃保温3 h合成Li₂ZnTi₃O₈。

2）制备LBS玻璃粉：以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、SiO₂和H₃BO₃（纯度≥99%）为原料，按照aLi₂O+ b B₂O₃ +c SiO₂进行配料，其中按重量百分比计a=32%，b=51%，c=17%。将配合料在900℃温度下熔融1h，然后倒入冷水中形成玻璃渣，经过球磨得到D₅₀=5 μm的LBS玻璃粉末，玻璃软化点为430℃。

3）取一定量合成的Li₂ZnTi₃O₈粉体，按照LBS玻璃粉占Li₂ZnTi₃O₈质量的1wt%，TiO₂粉体占Li₂ZnTi₃O₈质量的3.5wt%进行配料。将上述主成分Li₂ZnTi₃O₈、玻璃粉和TiO₂倒入塑料瓶中，加入无水乙醇溶剂，混合球磨24 h，烘干，过100目筛得到陶瓷粉体，随后在粉体中加入5%聚乙烯醇（PVA）水溶液，混合、烘干，过50目筛造粒。造粒后的粉体在100MPa压力下压制成直径11mm，厚度5mm的圆片样品。圆片样品在500 ℃保温2 h排掉PVA粘结剂，然后在875℃温度下烧结4h即得到低温共烧微波介质陶瓷材料。该材料的微波介电性能为：ε _r=26.0，Q×f=44023GHz，τ_f=－4.4ppm/℃。.

实施例10

2）制备LBS玻璃粉：以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、SiO₂和H₃BO₃（纯度≥99%）为原料，按照aLi₂O+ b B₂O₃ +c SiO₂进行配料，其中按重量百分比计a=30%，b=55%，c=15%。将配合料在900℃温度下熔融1h，然后倒入冷水中形成玻璃渣，经过球磨得到D₅₀=3 μm的LBS玻璃粉末，玻璃软化点为438℃。

3）取一定量合成的Li₂ZnTi₃O₈粉体，按照LBS玻璃粉占Li₂ZnTi₃O₈质量的1wt%，TiO₂粉体占Li₂ZnTi₃O₈质量的3.5wt%进行配料。将上述主成分Li₂ZnTi₃O₈、玻璃粉和TiO₂倒入塑料瓶中，加入无水乙醇溶剂，混合球磨12 h，烘干，过100目筛得到陶瓷粉体，随后在粉体中加入5%聚乙烯醇（PVA）水溶液，混合、烘干，过50目筛造粒。造粒后的粉体在100MPa压力下压制成直径11mm，厚度5mm的圆片样品。圆片样品在500 ℃保温2 h排掉PVA粘结剂，然后在900℃温度下烧结4h即得到低温共烧微波介质陶瓷材料。该材料的微波介电性能为：ε _r=26.1，Q×f=45168GHz，τ_f=－4.1ppm/℃。.

实施例11

2）制备LBS玻璃粉：以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、SiO₂和H₃BO₃（纯度≥99%）为原料，按照aLi₂O+ b B₂O₃ +c SiO₂进行配料，其中按重量百分比计a=30%，b=50%，c=20%。将配合料在900℃温度下熔融1h，然后倒入冷水中形成玻璃渣，经过球磨得到D₅₀=5 μm的LBS玻璃粉末，玻璃软化点为450℃。

3）取一定量合成的Li₂ZnTi₃O₈粉体，按照LBS玻璃粉占Li₂ZnTi₃O₈质量的1wt%，TiO₂粉体占Li₂ZnTi₃O₈质量的2wt%进行配料。将上述主成分Li₂ZnTi₃O₈、玻璃粉和TiO₂倒入塑料瓶中，加入无水乙醇溶剂，混合球磨12 h，烘干，过100目筛得到陶瓷粉体，随后在粉体中加入5%聚乙烯醇（PVA）水溶液，混合、烘干，过50目筛造粒。造粒后的粉体在100MPa压力下压制成直径11mm，厚度5mm的圆片样品。圆片样品在500 ℃保温2 h排掉PVA粘结剂，然后在900℃温度下烧结4h即得到低温共烧微波介质陶瓷材料。该材料的微波介电性能为：ε _r=25.5，Q×f=46799GHz，τ_f=－10.2ppm/℃。.

实施例12

一种低温共烧微波介质陶瓷材料的制备方法，其组成中添加LBS玻璃粉。

2）制备LBS玻璃粉：以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、SiO₂和H₃BO₃（纯度≥99%）为原料，按照aLi₂O+ b B₂O₃ +c SiO₂进行配料，其中按重量百分比计a=30%，b=52%，c=18%。将配合料在900℃温度下熔融1h，然后倒入冷水中形成玻璃渣，经过球磨得到D₅₀=4 μm的LBS玻璃粉末，玻璃软化点为430℃。

3）取一定量合成的Li₂ZnTi₃O₈粉体，按照LBS玻璃粉占Li₂ZnTi₃O₈质量的3wt%进行配料。将上述主成分Li₂ZnTi₃O₈和玻璃粉倒入塑料瓶中，加入无水乙醇溶剂，混合球磨12 h，烘干，过100目筛得到陶瓷粉体，随后在粉体中加入5%聚乙烯醇（PVA）水溶液，混合、烘干，过50目筛造粒。造粒后的粉体在100MPa压力下压制成直径11mm，厚度5mm的圆片样品。圆片样品在500 ℃保温2 h排掉PVA粘结剂，然后在850℃温度下烧结4h即得到低温共烧微波介质陶瓷材料。该材料的微波介电性能为：ε _r=23.3，Q×f=31540GHz，τ_f=-16.2 ppm/℃。.

实施例13

2）制备LBS玻璃粉：以Li₂CO₃（纯度＞97.5%）、SiO₂和H₃BO₃（纯度≥99%）为原料，按照aLi₂O+ b B₂O₃ +c SiO₂进行配料，其中按重量百分比计a=30%，b=52%，c=18%。将配合料在900℃温度下熔融1h，然后倒入冷水中形成玻璃渣，经过球磨得到D₅₀=5 μm的LBS玻璃粉末，玻璃软化点为435℃。

3）取一定量合成的Li₂ZnTi₃O₈粉体，按照LBS玻璃粉占Li₂ZnTi₃O₈质量的0.5wt%进行配料。将上述主成分Li₂ZnTi₃O₈和玻璃粉倒入塑料瓶中，加入无水乙醇溶剂，混合球磨12 h，烘干，过100目筛得到陶瓷粉体，随后在粉体中加入5%聚乙烯醇（PVA）水溶液，混合、烘干，过50目筛造粒。造粒后的粉体在100MPa压力下压制成直径11mm，厚度5mm的圆片样品。圆片样品在500 ℃保温2 h排掉PVA粘结剂，然后在925℃温度下烧结4h即得到低温共烧微波介质陶瓷材料。该材料的微波介电性能为：ε _r=25.1，Q×f=37183GHz，τ_f=-12.8ppm/℃。

上述所述实施例中所用的TiO₂粉体为市售分析纯化学试剂，其纯度大于99.0%，晶体结构为金红石型结构。

需要指出的是，按照本发明的技术方案，上述实施例还可以举出很多，根据申请人大量的实验结果证实，在本发明的权利要求书所提出的范围，均可以达到本发明的目的。

Claims

1.一种低温烧结微波介质陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）合成Li₂ZnTi₃O₈，备用；

（2）制备LZB玻璃粉或LBS玻璃粉，备用；

（4）将上述主要成分Li₂ZnTi₃O₈、辅助成分TiO₂和玻璃粉装入塑料瓶中，加入适量无水乙醇溶液，混合球磨12～24h，烘干，过100目筛得到陶瓷粉体；

（5）然后在粉体中加入5%聚乙烯醇水溶液，混合、烘干，过50目筛造粒；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（1）所述的Li₂ZnTi₃O₈是以纯度＞97.5%的Li₂CO₃、纯度≥99%的ZnO和TiO₂为反应物原料，按照摩尔比Li₂CO₃：ZnO：TiO₂=1：1：3称料，将配好的料以无水酒精为介质，球磨混合24 h，烘干后过筛，然后在900℃保温4 h合成。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（2）所述的LZB玻璃粉是以纯度＞97.5%的Li₂CO₃、纯度≥99%的ZnO和H₃BO₃为原料，按照aLi₂O+ bZnO +cB₂O₃进行配料，其中按重量百分比计a=10～15%，b=35～40%，c=45～55%；将配合料在900℃温度下熔融1 h，然后倒入冷水中形成玻璃渣，经过球磨得到D₅₀=8～10μm的LZB玻璃粉末，玻璃软化点为480～500℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（2）所述的LBS玻璃粉是以纯度＞97.5%的Li₂CO₃、纯度≥99%的SiO₂和H₃BO₃为原料，按照aLi₂O+ b B₂O₃ +c SiO₂进行配料，其中按重量百分比计a=30～35%，b=50～55%，c=15～20%；将配合料在900℃温度下熔融1 h，然后倒入冷水中形成玻璃渣，经过球磨得到D₅₀=3～5μm的LBS玻璃粉末，玻璃软化点为430～450℃。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是：所述的TiO₂粉体的纯度＞99.0%，晶体结构为金红石型结构。