本發(fā)明屬于電子陶瓷及其制造領域，具體涉及一種微波介質陶瓷材料及其制備方法，為linb0.6ti0.5o3體系材料通過摻雜改性控制其頻率溫度系數(shù)。
背景技術：
微波介質陶瓷是指應用于微波(300mhz到300ghz)頻段電路中作為介質材料并完成一種或多種功能的陶瓷，是現(xiàn)代通信技術中的關鍵基礎材料，被廣泛應用于介質諧振器、濾波器、介質基片、介質波導回路、微波電容、雙工器、天線等微波元器件。
應用于微波頻段的介質陶瓷，應滿足如下要求：(1)適宜的介電常數(shù)以利于器件的小型化(介質元器件的尺寸與介電常數(shù)εr的平方根成反比)；(2)高的品質因數(shù)q以降低損耗(q為損耗的倒數(shù))；(3)近零的頻率溫度系數(shù)，以保證器件的溫度穩(wěn)定性。為了達到這些要求，近年來國內外的研究人員對一些合適的陶瓷材料進行了廣泛的探索和研究。
在微波介質陶瓷中，li-nb-ti體系linb0.6ti0.5o3陶瓷具有良好的微波介電性能，較高的介電常數(shù)(50-70)和較好的品質因數(shù)(q×f≥5000ghz)。但是，li-nb-ti體系陶瓷頻率溫度系數(shù)約為30，需要在盡量不影響其介電性能的情況下調零。
目前，通過在li-nb-ti體系陶瓷材料摻入b2o3等助燒劑，在降低燒結溫度的同時可一定的改善其頻率溫度系數(shù)，但是其效果以及可控性有待提升。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種微波介質陶瓷材料及其制備方法，為linb0.6ti0.5o3體系材料通過摻雜改性控制其頻率溫度系數(shù)。
該linb0.6ti0.5o3微波介質陶瓷材料，其原料組成為按照非化學計量比配制的linb0.6ti(0.5-x)caxo3(x＝0.01-0.1)。
通過對linb0.6ti0.5o3微波介質陶瓷材料摻入caco3粉體的方法獲得主晶相為li1.075nb0.625ti0.450o3，第二相為ca5nb4ti3o21的微波介質陶瓷linb0.6ti(0.5-x)caxo3；具有高等介電常數(shù)(60～100)以利于器件的小型化，高的品質因數(shù)q×f值(2000～5000ghz)和可控且較低的頻率溫度系數(shù)(20～-78ppm/℃)。
其制備方法，包括下列步驟：
步驟1、將原材料li2co3、nb2o5、tio2和caco3粉體按化學式linb0.6ti(0.5-x)caxo3(x＝0.01-0.1)配料,然后以去離子水為介質行星球磨5-7小時，取出后在80℃-100℃下烘干，再以60目-80目篩網(wǎng)過篩，然后在840-880℃大氣氣氛中預燒3-5小時合成主要晶相為m相的lnt原料；
步驟2、以去離子水為介質對上述lnt原料行星球磨5-6小時，取出后在80℃-100℃下烘干,添加劑量占其2～5％的pva溶液作為粘結劑造粒，壓制成型，最后在1075-1125℃大氣氣氛中燒結2-4小時，制成摻雜改性后的linb0.6ti(0.5-x)caxo3(x＝0.01-0.1)陶瓷材料。
綜上所述，本發(fā)明提供的材料具有高等介電常數(shù)(60～100)以利于器件的小型化，高的品質因數(shù)q×f值(2000～5000ghz)和可控且較低的頻率溫度系數(shù)(20～-78ppm/℃)。
附圖說明
圖1為x取0.01，0.02，0.03，0.04的4個樣品xrd圖；
圖2為x取0.01，0.02，0.03，0.04的4個樣品的表面形貌圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
本發(fā)明材料原料組成為：按照非化學計量比配制的linb0.6ti(0.5-x)caxo3(x＝0.01-0.1)。
其制備方法，包括下列步驟：
步驟1、將原材料li2co3、nb2o5、tio2和caco3粉體按化學式linb0.6ti(0.5-x)caxo3(x＝0.01-0.1)配料,以去離子水為介質行星球磨5小時，取出后在100℃下烘干，以60目篩網(wǎng)過篩，然后在870℃大氣氣氛中預燒4小時合成主要晶相為m相的lnt原料；
步驟2、以去離子水為介質對上述lnt原料行星球磨5小時，取出后在100℃下烘干,添加劑量占其4％的pva溶液作為粘結劑造粒，壓制成型，最后在1100℃大氣氣氛中燒結2小時，制成摻雜改性后的linb0.6ti(0.5-x)caxo3(x＝0.01-0.1)陶瓷材料。
表1給出各實施例的微波介電性能，用圓柱介質諧振器法進行微波介電性能的評價。
表1
圖1為x＝0.01，0.02，0.03，0.04的4個樣品xrd圖，主要探討不同ca含量對樣品晶體結構的影響。從圖中看出，在四組不同ca含量情況下，主晶相與li1.075nb0.625ti0.450o3卡片(jcpds#54-1017)匹配，同時每個ca含量下，樣品存在第二相ca5nb4ti3o21(jcpds#31-0291),并且隨著ca含量的增加，第二相峰強增強，對應其含量的增加。
圖2為以上4個樣品的表面形貌圖，主要探討不同ca含量對樣品的形貌影響。從圖中可以看出，樣品晶粒主要為棒狀晶粒，隨著ca含量的增加，樣品氣孔減少，結構更加致密，而且伴有晶粒細化的現(xiàn)象出現(xiàn)。
綜上所述，可以看出，摻入碳酸鈣后，原料的介電常數(shù)隨著碳酸鈣含量的增加而增加，q×f值略有下降，頻率溫度系數(shù)有規(guī)律地減少，可以控制到一個合理的范圍。這說明碳酸鈣的摻入可以較大地改善li-nb-ti體系陶瓷的微波介電性能，調節(jié)頻率溫度系數(shù)，獲得性能優(yōu)異的材料。