【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波介质陶瓷的生产，具体涉及一种钼基微波介质陶瓷及其制备方法，尤其涉及一种低温烧结的改性钼基微波介质陶瓷及其制备方法。
技术介绍
1、第五代移动通信技术对电子元器件的高频性能提出了更高的要求，例如优异的频率选择性、低的插入损耗、低的信号传输延迟等。微波介质陶瓷是指应用于300mhz～300ghz范围发挥特定功能性的材料，可用于制备介质波导、介质滤波器、基片以及介质天线等关键电子元器件，其重要性随着5g移动通讯以及物联网等技术的巨大需求得到了广泛的关注。
2、微波介质陶瓷的性能指标包括：相对介电常数εr，品质因数q值(q×f值反映在一定谐振频率下的品质因数)以及谐振频率温度系数τf值。相较于4g通讯系统，5g网络为密集分布基站网络，基站天线与便携式终端需要采用大规模毫米波(30ghz～300ghz)相控阵天线技术(massive mimo)，其数量将呈现出爆炸式增长，这极大地刺激了滤波器迈向小型化、轻质化、高度集成化、高频化、超低插入损耗和高稳定性的方向发展，这就要求陶瓷具备高的q值、廉价的原料、同时考虑到信号的传输延迟和传输损失，陶瓷的εr值也应较低(εr≤10)。低温共烧陶瓷(low-temperature cofired ceramic，ltcc)作为一种新型的三维集成封装互联技术，具有体积小、重量轻、可靠性高、温度稳定性好、封装高密等特点，广泛应用于无线通信电子元器件、微波毫米波基板、微波毫米波功能模块以及大功率器件等领域。因此开发可应用于ltcc
的低温烧结微波介质陶瓷是本领域的技术难点。
3、由于ltcc技术的内置电极通常为银或铜金属，陶瓷需在低温条件下表现出优异的高频微波介电性能(如与银共烧的适宜温度应低于900℃)。但陶瓷材料的烧成温度通常较高(大于1100℃)，因此面向ltcc技术应用的低温烧结陶瓷以玻璃陶瓷材料居多。玻璃陶瓷材料指在陶瓷基质中加入一定比例的玻璃物料，借助于玻璃低熔点的性质形成液相，在液相烧结机制影响下不仅可以实现低温烧结的目的，同时通过玻璃助剂与陶瓷基质间的匹配性设计，可获得优异的微波介电性能。但玻璃物料一般具有较高的介质损耗，会较大程度地恶化陶瓷的微波介电表现，并且由于不同陶瓷基质对玻璃助剂存在明显选择性，因此二者的匹配性设计不具有普遍适用性。
4、钼基微波介质陶瓷是一种新型的无玻璃型低介电常数材料体系，标准产品化学式为al2mo3o12，其烧结温度低于银电极的熔点(961℃)，不同于玻璃陶瓷，此类材料不需要添加玻璃助剂，通常为单相结构，具有结构稳定可靠、重复性好等优点，通过自身物相结构的低温合成特性可直接实现陶瓷的低温烧结致密化。因此该类型陶瓷具有广阔的潜在应用价值，将成为ltcc介质的候选材料。
5、但是，al2mo3o12体系在800℃烧结下的微波介电性能为：εr为6.76，q×f值为27330ghz，τf值为-59.5ppm/℃。尽管该体系具有良好的微波介电性能，但较高的烧结温度一方面加大了能源的消耗，另一方面也增加了与银电极共烧时银扩散的风险。因此如何在进一步降低烧结温度同时仍保持优异的性能是研究的难点。
6、通常而言，在形成固溶体的前提条件下，基于单一离子或复合离子掺杂改性可以对微波介电性能进行调控。然而al2mo3o12体系的传统制备方法并没有复合离子取代的研究。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种低温烧结的改性钼基微波介质陶瓷及其制备方法。
2、本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
3、一种低温烧结的改性钼基微波介质陶瓷，所述低温烧结的改性钼基微波介质陶瓷的原料为al2o3、moo3、mnco3和tio2，其化学式为al2mo3-x(mnti)xo12，其中x＝0.01～0.02。上述原料中，al2o3为三氧化二铝，moo3为三氧化钼，mnco3为碳酸锰，tio2为二氧化钛。
4、一种低温烧结的改性钼基微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
5、步骤1、将原料al2o3、moo3、mnco3和tio2按照化学式al2mo3-x(mnti)xo12进行配料，其中x＝0.01～0.02；
6、步骤2、将步骤1配好的原料粉体装入球磨罐，选择锆球以及无水乙醇为研磨介质进行球磨，待球磨结束后将混合浆料置于烘箱中烘干，随后以60～100目的筛网过筛，将过筛后的粉体于675℃～700℃的大气气氛中预烧2～4小时；
7、步骤3、将步骤2的预烧后粉体再次装入球磨罐，选择锆球以及无水乙醇为研磨介质进行球磨，待球磨结束后将混合浆料置于烘箱中烘干，再向烘干后的粉体添加丙烯酸溶液作为粘结剂进行造粒，制得陶瓷生料；
8、步骤4、将步骤3制得的陶瓷生料压制成型，随后以2℃/min～5℃/min的升温速率在400℃～450℃温度下排胶2～4小时，紧接着再以相同速率升温至725℃～775℃中保温4～6小时，制得低温烧结的改性钼基微波介质陶瓷，其化学式为al2mo3-x(mnti)xo12，其中x＝0.01～0.02。
9、作为优选，所述步骤2中，原料粉体、锆球、无水乙醇的质量比为1:5:(2～4)，球磨时间为4～6小时；所述步骤3中，预烧后粉体、锆球、无水乙醇的质量比为1:5:(2～4)，球磨时间为4～6小时。
10、作为优选，所述步骤2和步骤3中的球磨均采用行星球磨。
11、本专利技术的有益效果在于：
12、本专利技术在原料中增加mnco3和tio2，得到(mnti)6+复合离子，利用(mnti)6+复合离子部分取代传统al2mo3o12结构中mo的晶格位置，但(mnti)6+复合离子的微量掺杂不会使al2mo3o12的晶体结构发生改变，同时借助于mnco3低熔点的特性，在不改变al2mo3o12晶体结构的同时降低了其最佳烧结温度，最终该体系在更低烧结温度(725℃)下实现了优异微波介电性能：εr为6.87，tanδ低至5.85×10-4，q×f值高达24408ghz(f＝14.0ghz)；本专利技术一方面填补了复合离子掺杂对al2mo3o12体系晶体结构和物相组成的研究空白，同时进一步提升了该体系的低温烧结特性，拓展了其在ltcc
的应用潜力，并将对节能减排产生促进作用。
【技术保护点】
1.一种低温烧结的改性钼基微波介质陶瓷，其特征在于：所述低温烧结的改性钼基微波介质陶瓷的原料为Al2O3、MoO3、MnCO3和TiO2，其化学式为Al2Mo3-x(MnTi)xO12，其中x＝0.01～0.02。
2.一种如权利要求1所述的低温烧结的改性钼基微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的低温烧结的改性钼基微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，原料粉体、锆球、无水乙醇的质量比为1:5:(2～4)，球磨时间为4～6小时；所述步骤3中，预烧后粉体、锆球、无水乙醇的质量比为1:5:(2～4)，球磨时间为4～6小时。
4.根据权利要求2或3所述的低温烧结的改性钼基微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤2和步骤3中的球磨均采用行星球磨。
【技术特征摘要】
1.一种低温烧结的改性钼基微波介质陶瓷，其特征在于：所述低温烧结的改性钼基微波介质陶瓷的原料为al2o3、moo3、mnco3和tio2，其化学式为al2mo3-x(mnti)xo12，其中x＝0.01～0.02。
2.一种如权利要求1所述的低温烧结的改性钼基微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的低温烧结...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊喆，高秀华，姚强，杨召，李守川，罗捷宇，
申请(专利权)人：成都宏明电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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