CN104193335A - 一种陶瓷粉体及其制备方法、微波介质基板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种陶瓷粉体及其制备方法、微波介质基板及其制备方法，该微波介质基板由以下组分制成：3～5重量份的聚甲醛；5～7重量份的陶瓷粉体；该陶瓷粉体的通式为xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆，0.25≤x≤0.4。在本发明中，所述陶瓷粉体的介电常数为60～64、损耗为0.7×10^-3～0.9×10^-3(10GHz)、热导率为3.1～3.7W/mK，使得微波介质基板品质因数较高。实验结果表明：该微波介质基板的介电常数为9～15，损耗为1.4×10^-3～2.0×10^-3(10GHz)，品质因数高达10000左右，热导率为1.1～1.5W/mK。

Description

一种陶瓷粉体及其制备方法、微波介质基板及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机-无机复合微波介质材料，尤其涉及一种陶瓷粉体及其制备方法、微波介质基板及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是指应用于微波频段电路中作为介质材料并完成一定功能的陶瓷，是制作谐振器、滤波器、介质基板、介质天线、介质波导回路等各种微波器件的关健材料。

上世纪八十年代以前，国际上主要使用单晶、高纯刚玉氧化铝陶瓷等无机类基片制作微波电路，但单晶、陶瓷基片的脆性使得其在振动环境下可靠性无法得到保证。微波材料聚四氟乙烯(PTFE)具有优良的微波性能，耐化学腐蚀性好，可在180℃～250℃之间连线使用。但是由于PTFE的介电常数较小，机械强度较低，用纯PTFE制备的介质材料很难在微波频率下使用。因此需要在PTFE中复合高介电常数的陶瓷材料来提高介电常数，改善其介电性能和力学性能，以融合聚合物和传统微波陶瓷的优异性能。

专利号为201110286265.9、201110044654.0、201120360553.X、201020264693.2的专利文献分别公布了一种聚四氟乙烯复合玻璃纤维布的复合介质基板，其需要经过溶液配制、玻纤布脱蜡、表面改性、浸渍、热压等工艺，制作工艺复杂，制备得到的复合介质基板的损耗虽然较低，但是其介电常数也较低，因此，其品质因数较低(品质因数＝介电常数×损耗的倒数)。专利号为201310378774.3的专利文献公布了一种聚四氟乙烯复合微波陶瓷基板的制备方法，其所制备的聚四氟乙烯基复合微波介质基板材料主要用于制作需要高介电常数的微波电路基板。但是，该基板需要进行聚四氟溶液配制、陶瓷粉表面改性、旋蒸破乳除乙醇、热压成型等工艺，而且制得的微波介质基板材料的品质因数仍较低，在10GHz下，最高为5600左右。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种陶瓷粉体及其制备方法、微波介质基板及其制备方法，本发明提供的微波介质基板具有较高的品质因数。

本发明提供了一种陶瓷粉体，具有式I所示的通式：

xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆   式I；

式I中，0.25≤x≤0.4。

本发明提供了一种陶瓷粉体的制备方法，包括以下步骤：

将氧化锌、碳酸锂、五氧化二铌和二氧化钛球磨混合后烘干，经煅烧，得到陶瓷粉体；

所述陶瓷粉体具有式I所示的通式：

xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆   式I；

式I中，0.25≤x≤0.4。

优选地，所述煅烧的温度为1200℃～1300℃；

所述煅烧的时间为3.5h～4.5h。

本发明提供了一种陶瓷粉体，具有式I所示的通式。本发明提供的陶瓷粉体具有较高的介电常数，低损耗和高热导率，能使制备的微波介质基板具有较高的品质因数。实验结果表明：本发明提供的陶瓷粉体的介电常数为60～64、损耗为0.7×10^-3～0.9×10^-3(10GHz)、热导率为3.1W/mK～3.7W/mK。

本发明提供了一种微波介质基板，由以下组分制得：

3～5重量份的聚甲醛；

5～7重量份的陶瓷粉体；

所述陶瓷粉体为上述技术方案所述的陶瓷粉体或上述技术方案所述制备方法制备得到的陶瓷粉体。

优选地，所述聚甲醛的分子量为1.5×10⁵g/mol～1.7×10⁵g/mol。

优选地，所述陶瓷粉体的D50为1微米～35微米。

优选地，所述陶瓷粉体包括第一陶瓷粉体和第二陶瓷粉体，所述第一陶瓷粉体的D50为25微米～35微米，所述第二陶瓷粉体的D50为1微米～5微米，所述第一陶瓷粉体与第二陶瓷粉体的质量比为1:2～4。

本发明提供了一种微波介质基板的制备方法，包括以下步骤：

将陶瓷粉体和聚甲醛复合，得到聚甲醛和陶瓷粉体的复合体，所述陶瓷粉体为上述技术方案所述的陶瓷粉体或上述技术方案所述制备方法制备得到的陶瓷粉体；

将所述聚甲醛和陶瓷粉体的复合体进行注塑成型，得到微波介质基板。

优选地，所述陶瓷粉体和聚甲醛的质量比为5～7:3～5。

优选地，所述注塑成型的注塑压力为100～150Mpa；

所述注塑成型的保压压力为80MPa～100MPa；

所述注塑成型的保压时间7min～10min。

本发明提供了一种微波介质基板，由以下组分制得：3～5重量份的聚甲醛；5～7重量份的陶瓷粉体；所述陶瓷粉体的通式为xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆，0.25≤x≤0.4。本发明提供的微波介质基板中的陶瓷粉体的介电常数为60～64、损耗为0.7×10^-3～0.9×10^-3(10GHz)、热导率为3.1W/mK～3.7W/mK，使得微波介质基板具有较高的品质因数。实验结果表明：本发明提供的微波介质基板的介电常数为9～15，损耗为1.4×10^-3～2.0×10^-3(10GHz)，品质因数高达10000左右，热导率为1.1W/mK～1.5W/mK。

本发明将聚甲醛复合通式为xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆的陶瓷粉体，再采用注塑成型工艺制备微波介质基板。此制备工艺简单而且成本低，快速成型，易大规模生产。

具体实施方式

本发明提供了一种陶瓷粉体，具有式I所示的通式：

xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆   式I；

式I中，0.25≤x≤0.4。

本发明提供的陶瓷粉体的介电常数为60～64、损耗为0.7×10^-3～0.9×10^-3(10GHz)、热导率为3.1W/mK～3.7W/mK。

式I中，0.25≤x≤0.4，优选为0.28≤x≤0.38，更优选为0.30≤x≤0.35。

本发明提供了一种陶瓷粉体的制备方法，包括以下步骤：

将氧化锌、碳酸锂、五氧化二铌和二氧化钛球磨混合后烘干，经煅烧，得到陶瓷粉体；

所述陶瓷粉体具有式I所示的通式：

xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆   式I；

式I中，0.25≤x≤0.4。

本发明将氧化锌、碳酸锂、五氧化二铌和二氧化钛球磨混合后烘干，经煅烧，得到陶瓷粉体，所述陶瓷粉体为上述技术方案所述的陶瓷粉体。本发明按照xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆(0.25≤x≤0.4)的比例控制氧化锌、碳酸锂、五氧化二铌和二氧化钛中Zn、Li、Nb和Ti的摩尔比进行配料。

本发明对所述球磨混合的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的球磨技术方案即可。在本发明中，所述球磨混合时的球磨介质优选为去离子水。本发明优选将氧化锌、碳酸锂、五氧化二铌和二氧化钛先混合，然后加入去离子水混合；所述去离子水的质量与所述氧化锌、碳酸锂、五氧化二铌和二氧化钛的总质量比优选为30～40:100，更优选为32～38:100，最优选为34～36:100。

在本发明中，所述球磨混合的温度优选为10℃～40℃，更优选为15℃～35℃，最优选为20℃～30℃；所述球磨混合的时间优选为8h～12h，更优选为9h～11h，最优选为9.5h～10.5h。

完成氧化锌、碳酸锂、五氧化二铌和二氧化钛的球磨混合后，本发明将球磨混合后得到的混合物进行烘干。在本发明中，所述混合物的烘干温度优选为95℃～120℃，更优选为100℃～115℃，更优选为110℃；所述混合物的烘干时间优选为9h～11h，更优选为9.5h～10.5h，最优选为10h。

完成混合物的烘干后，本发明将得到的烘干后的混合物进行煅烧。在本发明中，所述煅烧的温度优选为1200℃～1300℃，更优选为1220℃～1280℃，最优选为1240℃～1260℃；所述煅烧的时间优选为2h～6h，更优选为3h～5h，最优选为3.5h～4.5h。

本发明优选将煅烧后得到的混合物进行球磨后烘干，得到陶瓷粉体；更优选将煅烧后的混合物分两批进行球磨并烘干，得到陶瓷粉体。在本发明中，煅烧后的混合物分A和B两批球磨并烘干。在本发明中，A批煅烧后的混合物球磨的温度优选为10℃～40℃，更优选为15℃～35℃，最优选为20℃～30℃；A批煅烧后的混合物球磨的时间优选1h～5h，更优选为2h～4h，最优选为球磨3h；A批煅烧后的混合物球磨的介质优选为去离子水；A批煅烧后的混合物球磨后烘干的温度优选为95℃～120℃，更优选为100℃～115℃，更优选为110℃；A批煅烧后的混合物球磨后烘干的时间优选为9h～11h，更优选为9.5h～10.5h，最优选为10h。本发明优选将A批煅烧后的混合物球磨后的陶瓷粉体过筛；A批煅烧后的混合物球磨后的陶瓷粉体D50优选为25微米～35微米，更优选为28微米～32微米，最优选为30微米。在本发明中，B批煅烧后的混合物球磨的温度优选为10℃～40℃，更优选为15℃～35℃，最优选为20℃～30℃；B批煅烧后的混合物球磨的时间优选10h～14h，更优选为11h～13h，最优选为球磨12h；B批煅烧后的混合物球磨的介质优选为去离子水；B批煅烧后的混合物球磨后烘干的温度优选为95℃～120℃，更优选为100℃～115℃，更优选为110℃；B批煅烧后的混合物球磨后烘干的时间优选为9h～11h，更优选为9.5h～10.5h，最优选为10h。本发明优选将B批煅烧后的混合物球磨后的陶瓷粉体过筛；B批煅烧后的混合物球磨后的陶瓷粉体D50优选为1微米～5微米，更优选为2微米～4微米，最优选为3微米。在本发明中，D50＝25微米～35微米的陶瓷粉体和D50＝1微米～5微米的陶瓷粉体的质量比优选为1:2～4，更优选为1:2.5～3.5，最优选为1:3。本发明优选同时使用A批和B批的陶瓷粉体与聚甲醛制备微波介质基板；两种不同粒径分布的陶瓷粉体配合使用能增加致密度，有利于降低制得的微波介质基板的损耗，并提高热导率。

本发明对得到的陶瓷粉体进行介电常数、损耗和热导率进行性能测试。本发明对所述测试方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的测试陶瓷粉体介电常数、损耗和热导率的技术方案即可。

测试结果表明：本发明提供的陶瓷粉体的介电常数为60～64、损耗为0.7×10^-3～0.9×10^-3(10GHz)、热导率为3.1W/mK～3.7W/mK。本发明提供的陶瓷粉体具有较高的介电常数，低损耗和高热导率，能使制备的微波介质基板具有较高的品质因数，利于应用。

本发明提供了一种微波介质基板，由以下组分制得：

3～5重量份的聚甲醛；

5～7重量份的陶瓷粉体；

所述陶瓷粉体为上述技术方案所述陶瓷粉体或上述技术方案所述制备方案制备的陶瓷粉体。

本发明提供的微波介质基板中的聚甲醛的介电常数较高、损耗低；陶瓷粉体的介电常数为60～64、损耗为0.7×10^-3～0.9×10^-3(10GHz)、热导率为3.1W/mK～3.7W/mK，使得微波介质基板具有较高的品质因数。实验结果表明：本发明提供的微波介质基板的介电常数为9～15，损耗为1.4×10^-3～2.0×10^-3(10GHz)，品质因数高达10000左右，热导率为1.1W/mK～1.5W/mK。

本发明提供的微波介质基板的原料包括3～5重量份的聚甲醛，优选为3.2～4.8重量份，更优选为3.5～4.5重量份。在本发明中，所述聚甲醛的分子量优选为1.5×10⁵g/mol～1.7×10⁵g/mol，更优选为1.55×10⁵g/mol～1.65×10⁵g/mol；所述聚甲醛优选为共聚甲醛和/或聚甲醛类热塑型塑料。在本发明中，所述共聚甲醛具有良好的介电性能、机械性能和尺寸稳定性能。

本发明提供的微波介质基板的原料包括5～7重量份的陶瓷粉体，优选为5.2～6.8重量份，更优选为5.5～6.5重量份；所述陶瓷粉体的分子式为xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆，0.25≤x≤0.4，优选为0.28～0.38，更优选为0.30～0.35。在本发明中，所述陶瓷粉体的D50优选为1微米～35微米，更优选为3微米～30微米；所述陶瓷粉体优选包括第一陶瓷粉体和第二陶瓷粉体，所述第一陶瓷粉体的D50优选为25微米～35微米，更优选为28微米～32微米，最优选为30微米；所述第二陶瓷粉体的D50优选为1微米～5微米，更优选为2微米～4微米，最优选为3微米；所述第一陶瓷粉体和第二陶瓷粉体的质量比优选为1:2～4，更优选为1:2.5～3.5，最优选为1:3。

本发明提供了一种微波介质基板的制备方法，包括以下步骤：

将陶瓷粉体和聚甲醛复合，得到聚甲醛和陶瓷粉体的复合体，所述陶瓷粉体为上述技术方案所述的陶瓷粉体或上述技术方案所述制备方法制备得到的陶瓷粉体；

将所述聚甲醛和陶瓷粉体的复合体进行注塑成型，得到微波介质基板。

本发明将聚甲醛复合通式为xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆的陶瓷粉体，再采用注塑成型工艺制备微波介质基板。此制备工艺简单而且成本低，快速成型，易大规模生产。

本发明将陶瓷粉体和聚甲醛复合，得到聚甲醛和陶瓷粉体的复合体，所述陶瓷粉体为上述技术方案所述的陶瓷粉体或上述技术方案所述制备方法制备得到的陶瓷粉体。

在本发明中，所述陶瓷粉体、聚甲醛与上述技术方案所述陶瓷粉体、聚甲醛的种类和来源一致，在此不再赘述。

在本发明中，所述聚甲醛和陶瓷粉体的质量比优选为5～7:3～5，更优选为5.5～6.5:3.5～4.5，最优选为5.8～6.2:3.8～4.2。

本发明对所述陶瓷粉体和聚甲醛复合的设备没有特殊的限制，如采用本领域技术人员熟知的双螺杆挤出机。在本发明中，所述陶瓷粉体和聚甲醛复合时，在喂料区复合的温度优选为40℃～50℃，更优选为42℃～48℃；在喂料区复合的时间优选为20min～30min，更优选为22min～28min；所述陶瓷粉体和聚甲醛在一区复合的温度优选为165℃～185℃，更优选为170℃～180℃；在一区复合的时间优选为20min～30min，更优选为22min～28min；所述陶瓷粉体和聚甲醛在二区复合的温度优选为185℃～200℃，更优选为190℃～195℃；在二区复合的时间优选为20min～30min，更优选为22min～28min；所述陶瓷粉体和聚甲醛在三区复合的温度优选为190℃～210℃，更优选为195℃～205℃；在三区复合的时间优选为20min～30min，更优选为22min～28min；所述陶瓷粉体和聚甲醛在四区复合的温度优选为185℃～215℃，更优选为200℃～210℃；在四区复合的时间优选为20min～30min，更优选为22min～28min；所述陶瓷粉体和聚甲醛在五区复合的温度优选为195℃～215℃，更优选为200℃～210℃；在五区复合的时间优选为20min～30min，更优选为22min～28min。

得到聚甲醛和陶瓷粉体的复合体后，本发明将所述聚甲醛和陶瓷粉体的复合体进行注塑成型，得到微波介质基板。本发明优选在模具中进行所述聚甲醛和陶瓷粉体的复合体的注塑成型。本发明对所述模具没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的用于注塑成型的模具即可。在本发明中，所述注塑成型的注塑压力优选为100Mpa～150Mpa，更优选为110Mpa～140MPa，最优选为120MPa～130MPa；所述注塑成型的保压压力优选为80MPa～100MPa，更优选为85MPa～95MPa，最优选为88MPa～92MPa；所述注塑成型的保压时间优选为7min～10min，更优选为7.5min～9.5min，最优选为8min～9min；所述注塑成型的温度为80℃～120℃，更优选为85℃～115℃，最优选为90℃～110℃；所述注塑成型的背压压力优选为10MPa～20MPa，更优选为12MPa～18MPa，最优选为14MPa～16MPa。

完成注塑成型后，本发明优选将得到的注塑成型后的微波介质基板前体进行退模和修边，得到微波介质基板。本发明对所述退模和修边的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的退模和修边的技术方案即可。

本发明对得到的微波介质基板进行介电常数、损耗和热导率进行性能测试。本发明对所述介电常数、损耗和热导率的测试方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的微波介质基板的介电常数、损耗和热导率的测试技术方案即可。

测试结果表明：本发明提供的微波介质基板的介电常数为9～15，损耗为1.4×10^-3～2.0×10^-3(10GHz)，品质因数高达10000左右，热导率为1.1W/mK～1.5W/mK。因此，本发明制备的微波介质基板具有较高的品质因数。

本发明提供了一种微波介质基板，由以下组分制得：3～5重量份的聚甲醛；5～7重量份的陶瓷粉体；所述陶瓷粉体为上述技术方案所述陶瓷粉体或上述技术方案所述制备方法制备的陶瓷粉体。本发明提供的微波介质基板中的陶瓷粉体的介电常数为60～64、损耗为0.7×10^-3～0.9×10^-3(10GHz)、热导率为3.1W/mK～3.7W/mK，使得微波介质基板具有较高的品质因数。实验结果表明：本发明提供的微波介质基板的介电常数为9～15，损耗为1.4×10^-3～2.0×10^-3(10GHz)，品质因数高达10000左右，热导率为1.1W/mK～1.5W/mK。

本发明将聚甲醛复合通式为xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆的陶瓷粉体，再采用注塑成型工艺制备微波介质基板。此制备工艺简单而且成本低，快速成型，易大规模生产。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种陶瓷粉体及其制备方法、微波介质基板及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

本发明以下实施例所用到的聚甲醛为云天化共聚甲醛；其它原料也均为市售商品。

实施例1

以氧化锌、碳酸锂、五氧化二铌和二氧化钛为原料，按照xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆，x＝0.25的比例称取氧化锌243g，碳酸锂67g，五氧化二铌828g和二氧化钛80g，并加入400g去离子水进行高能球磨12小时；然后烘干，在1280℃下煅烧4小时得到陶瓷材料；然后将上述陶瓷材料分两批进行二次球磨，一批球磨3小时烘干后过筛，得到D₅₀在30微米左右陶瓷材料，另一批球磨12小时烘干后过筛，得到D₅₀在3微米左右陶瓷材料备用；

称取陶瓷粉(D50＝30微米和D50＝3微米的重量比为1:3)和分子量为15万g/mol的聚甲醛粒料分别为500g、500g，放入双螺杆挤出机中混合，其中，喂料区温度为45℃，保留时间为20min；一区温度为170℃，保留时间为22min；二区温度为190℃，保留时间为23min；三区温度为195℃，保留时间为28min；四区温度为215℃，保留时间为30min；五区温度为210℃，保留时间25min，得到聚甲醛和陶瓷粉体的复合体；

本发明将所述聚甲醛和陶瓷粉体的复合体在模具中进行注塑成型，注塑成型的温度为85℃，背压为13Mpa，注塑压力为110Mpa，保压压力为100Mpa，保压时间为10min；然后退模、修边，得到聚甲醛复合陶瓷材料的微波介质基板。

本发明对微波介质基板进行性能测试，测试结果为：本发明实施例1制备的微波介质基板的介电常数为9，损耗为1.5×10^-3(10GHz)，热导率为1.1W/mK。

实施例2

以氧化锌、碳酸锂、五氧化二铌和二氧化钛为原料，按照xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆，x＝0.3的比例称取氧化锌189g，碳酸锂67g，五氧化二铌643g和二氧化钛80g，并加入350g去离子水进行高能球磨12小时；然后烘干，在1300℃下煅烧4小时得到陶瓷材料；然后将上述陶瓷材料分两批进行二次球磨，一批球磨3小时烘干后过筛，得到D₅₀在30微米左右陶瓷材料，另一批球磨12小时烘干后过筛，得到D₅₀在3微米左右陶瓷材料备用；

称取陶瓷粉(D50＝30微米和D50＝3微米的重量比为1:3)和分子量为16万g/mol的聚甲醛粒料分别为580g、420g，放入双螺杆挤出机中混合，其中，喂料区温度为48℃，保留时间为23min；一区温度为175℃，保留时间为25min；二区温度为195℃，保留时间为28min；三区温度为200℃，保留时间为30min；四区温度为210℃，保留时间为28min；五区温度为215℃，保留时间24min，得到聚甲醛和陶瓷粉体的复合体；

本发明将所述聚甲醛和陶瓷粉体的复合体在模具中进行注塑成型，注塑成型的温度为90℃，背压为15Mpa，注塑压力为150Mpa，保压压力为90Mpa，保压时间为9min；然后退模、修边，得到聚甲醛复合陶瓷材料的微波介质基板。

本发明对聚甲醛和微波介质基板进行性能测试，测试结果为：本发明实施例2制备的微波介质基板的介电常数为10，损耗1.7×10^-3(10GHz)，热导率1.3W/mK。

实施例3

以氧化锌、碳酸锂、五氧化二铌和二氧化钛为原料，按照xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆，x＝0.33的比例称取氧化锌162g，碳酸锂67g，五氧化二铌552g和二氧化钛80g，并加入330g去离子水进行高能球磨12小时；然后烘干，在1250℃下煅烧4小时得到陶瓷材料；然后将上述陶瓷材料分两批进行二次球磨，一批球磨3小时烘干后过筛，得到D₅₀在30微米左右陶瓷材料，另一批球磨12小时烘干后过筛，得到D₅₀在3微米左右陶瓷材料备用；

称取陶瓷粉(D50＝30微米和D50＝3微米的重量比为1:3)和分子量为17万g/mol的聚甲醛粒料分别为650g、350g，放入双螺杆挤出机中混合，其中，喂料区温度为50℃，保留时间为22min；一区温度为180℃，保留时间为26min；二区温度为185℃，保留时间为30min；三区温度为190℃，保留时间为27min；四区温度为205℃，保留时间为29min；五区温度为210℃，保留时间26min，得到聚甲醛和陶瓷粉体的复合体；

本发明将所述聚甲醛和陶瓷粉体的复合体在模具中进行注塑成型，注塑成型的温度为100℃，背压为18Mpa，注塑压力为120Mpa，保压压力为95Mpa，保压时间为9min，然后退模、修边，得到聚甲醛复合陶瓷材料的微波介质基板。

本发明对微波介质基板进行性能测试，测试结果为：本发明实施例3制备的微波介质基板的介电常数为13，损耗1.8×10^-3(10GHz)，热导率1.4W/mK。

实施例4

以氧化锌、碳酸锂、五氧化二铌和二氧化钛为原料，按照xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆，x＝0.38的比例称取氧化锌132g，碳酸锂67g，五氧化二铌450g和二氧化钛80g，并加入280g去离子水进行高能球磨12小时；然后烘干，在1240℃下煅烧4小时得到陶瓷材料；然后将上述陶瓷材料分两批进行二次球磨，一批球磨3小时烘干后过筛，得到D₅₀在30微米左右陶瓷材料，另一批球磨12小时烘干后过筛，得到D₅₀在3微米左右陶瓷材料备用；

称取陶瓷粉体(D50＝30微米和D50＝3微米的重量比为1:3)和分子量为16万g/mol的聚甲醛粒料分别为700g、300g，放入双螺杆挤出机中混合，其中，喂料区温度为50℃，保留时间为20min；一区温度为185℃，保留时间为30min；二区温度为195℃，保留时间为28min；三区温度为210℃，保留时间为26min；四区温度为215℃，保留时间为24min；五区温度为210℃，保留时间22min，得到聚甲醛和陶瓷粉体的复合体；

本发明将所述聚甲醛和陶瓷粉体的复合体在模具中进行注塑成型，注塑成型的温度为120℃，背压为14Mpa，注塑压力为150Mpa，保压压力为100Mpa，保压时间为10min；然后退模、修边，得到聚甲醛复合陶瓷材料的微波介质基板。

本发明按照上述技术方案所述测试方法对微波介质基板进行性能测试，测试结果为：本发明实施例4制备的微波介质基板的介电常数为15，损耗2×10^-3(10GHz)，热导率1.5W/mK。

实施例5

以氧化锌、碳酸锂、五氧化二铌和二氧化钛为原料，按照xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆，x＝0.4的比例称取氧化锌121g，碳酸锂67g，五氧化二铌414g和二氧化钛80g，并加入250g去离子水进行高能球磨12小时；然后烘干，在1200℃下煅烧4小时得到陶瓷材料；然后将上述陶瓷材料分两批进行二次球磨，一批球磨3小时烘干后过筛，得到D₅₀在30微米左右陶瓷材料，另一批球磨12小时烘干后过筛，得到D₅₀在3微米左右陶瓷材料备用；

称取陶瓷粉(D50＝30微米和D50＝3微米的重量比为1:3)和分子量为17万g/mol的聚甲醛粒料分别为530g、470g，放入双螺杆挤出机中混合，其中，喂料区温度为40℃，保留时间为28min；一区温度为165℃，保留时间为26min；二区温度为185℃，保留时间为24min；三区温度为200℃，保留时间为20min；四区温度为205℃，保留时间为20min；五区温度为210℃，保留时间为30min，得到聚甲醛和陶瓷粉体的复合体；

本发明将所述聚甲醛和陶瓷粉体的复合体在模具中进行注塑成型，注塑成型的温度为105℃，背压为16Mpa，注塑压力为135Mpa，保压压力为85Mpa，保压时间为7min；然后退模、修边，得到聚甲醛复合陶瓷材料的微波介质基板。

本发明按照上述技术方案所述测试方法对微波介质基板进行性能测试，测试结果为：本发明实施例5制备的微波介质基板的介电常数为10，损耗1.6×10^-3(10GHz)，热导率1.2W/mK。

由以上实施例可知，本发明提供了一种陶瓷粉体，具有式I所示的分子式。本发明提供的陶瓷粉体具有较高的介电常数，低损耗和高热导率。实验结果表明：本发明提供的陶瓷粉体的介电常数为60～64、损耗为0.7×10^-3～0.9×10^-3(10GHz)、热导率为3.1W/mK～3.7W/mK。本发明还提供了一种微波介质基板，由以下组分制得：3～5重量份的聚甲醛；5～7重量份的陶瓷粉体；所述陶瓷粉体的分子式为xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆，0.25≤x≤0.4。本发明提供的微波介质基板中的陶瓷粉体的介电常数为60～64、损耗为0.7×10^-3～0.9×10^-3(10GHz)、热导率为3.1W/mK～3.7W/mK，使得微波介质基板具有较高的品质因数。实验结果表明：本发明提供的微波介质基板的介电常数为9～15，损耗为1.4×10^-3～2.0×10^-3(10GHz)，品质因数高达10000左右，热导率为1.1W/mK～1.5W/mK。

本发明将聚甲醛复合分子式为xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆的陶瓷粉体，再采用注塑成型工艺制备微波介质基板。此制备工艺简单而且成本低，快速成型，易大规模生产。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种陶瓷粉体，具有式I所示的通式：

xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆   式I；

式I中，0.25≤x≤0.4。

2.一种陶瓷粉体的制备方法，包括以下步骤：

将氧化锌、碳酸锂、五氧化二铌和二氧化钛球磨混合后烘干，经煅烧，得到陶瓷粉体；

所述陶瓷粉体具有式I所示的通式：

xLi₂TiO₃-(1-x)ZnNb₂O₆   式I；

式I中，0.25≤x≤0.4。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为1200℃～1300℃；

所述煅烧的时间为3.5h～4.5h。

4.一种微波介质基板，由以下组分制成：

3～5重量份的聚甲醛；

5～7重量份的陶瓷粉体；

所述陶瓷粉体为权利要求1所述的陶瓷粉体或权利要求2～3任意一项所述制备方法制备得到的陶瓷粉体。

5.根据权利要求4所述的微波介质基板，其特征在于，所述聚甲醛的分子量为1.5×10⁵g/mol～1.7×10⁵g/mol。

6.根据权利要求4所述的微波介质基板，其特征在于，所述陶瓷粉体的D50为1微米～35微米。

7.根据权利要求4所述的微波介质基板，其特征在于，所述陶瓷粉体包括第一陶瓷粉体和第二陶瓷粉体；

所述第一陶瓷粉体的D50为25微米～35微米，所述第二陶瓷粉体的D50为1微米～5微米，所述第一陶瓷粉体与第二陶瓷粉体的质量比为1:2～4。

8.一种微波介质基板的制备方法，包括以下步骤：

将陶瓷粉体和聚甲醛复合，得到聚甲醛和陶瓷粉体的复合体，所述陶瓷粉体为权利要求1所述的陶瓷粉体或权利要求2～3任意一项所述制备方法制备得到的陶瓷粉体；

将所述聚甲醛和陶瓷粉体的复合体进行注塑成型，得到微波介质基板。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉体和聚甲醛的质量比为5～7:3～5。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述注塑成型的注塑压力为100Mpa～150Mpa；

所述注塑成型的保压压力为80MPa～100MPa；

所述注塑成型的保压时间7min～10min。