【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陶瓷材料领域，特别是涉及一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料及其制备方法于应用。
技术介绍
1、微波介质陶瓷(mwdc)是应用于微波频段电路中作为介质材料(主要是uhf、shf频段，300mhz～300ghz频段波长介于0.1mm-1m的电磁波)并完成一种或多种功能的新型陶瓷材料，在现代通讯中被广泛用作谐振器、滤波器、介质基片和介质导波回路等元器件，是现代通信技术的关键基础材料，能满足微波电路小型化、集成化、高可靠性和低成本的要求。
2、近年来，随着电子信息技术的迅猛发展，电子整机在小型化、便携式、多功能、数字化及可靠性、高性能方面的需求，对元器件的小型化、集成化和模块化要求愈来愈迫切。由于电子信息技术快速发展，以及包括智能手机、第五代蜂窝无线系统(5g)网络在内的电子设备趋向小型化和轻质化的高性能进行发展，微波多芯片组件技术因具有重量轻、体积小、成本低和可靠性高的技术特点而被广泛关注，而微波介质陶瓷材料是微波多芯片组件技术在应用过程中的主要材料之一，其如何广泛在民用和军用领域应用是一个紧迫而必要的问题。
3、低温共烧陶瓷技术(low temperature co-fired ceramics,ltcc)是于1982年由休斯公司开发的新型材料技术，它采用厚膜材料，根据共烧陶瓷设计的结构制造。它是用于实现高集成度、高性能电子封装的技术，在设计的灵活性、布线密度和可靠性方面提供了巨大的潜能。应用于低温共烧陶瓷技术的材料应具备以下几个条件：1、满足要求的介电常数(5≤εr≤20)；2、高的品质因数或低的
4、获得低介可低温烧结的微波介质陶瓷材料的方法主要包括以下几种：1、在材料体系中添加一定量的低熔点氧化物或玻璃相作为烧结助剂，其在烧结过程中所产生的液相可加速物质传递，从而使烧结温度降低；2、微波介质陶瓷通常采用传统固相法合成，此方法工序简单、可批量生产，但其制备出的粉体很难保证大小均匀，较大的颗粒反应活性较差，导致陶瓷的烧结温度较高；3、选择低固有烧结温度的材料体系，但低熔点氧化物和玻璃相的添加可能会与基体间发生反应产生第二相，从而使陶瓷介电性能恶化；而采用化学合成法和制备超细粉体的工艺较为复杂，从而使成本增加，不利于工业化的生产。
5、在探索与开发新型轻质可低温烧结微波介电陶瓷材料的过程中，ltcc技术可以满足电子产品的小型化、轻质化、片式化、多功能等要求，制成三维空间互不干扰的高密度电路，也可制成无源/有源集成的功能模块或电路，与对材料的单层加工相比，可以有效提高效率，降低成本。此外，b2o3熔点低(只有450℃)，且硼酸盐因为b3+的极化率极低，因此，硼酸盐是一种可应用于ltcc极具潜力的材料体系。然而，作为硼源的硼酸h3bo3或b2o3具有强吸湿性，称料过程中因为吸水问题导致前驱体偏离化学计量比而无法获得目标化合物。
6、因此，如何提供一种利用硼酸盐制备微波介质陶瓷材料的方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料及其制备方法于应用，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)按照li2balo4的化学计量比称量libo2、al2o3和li2co3，混合后经球磨、干燥、预烧，得到粉末。
5、(2)将所述粉末球磨后干燥，然后经压制成型、真空处理、冷等静压、烧结，得到所述轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料。
6、优选的，步骤(1)中所述libo2、al2o3和li2co3的纯度均≥99.9％。
7、有益效果：本专利技术以偏硼酸锂libo2作为硼源，精确控制化学计量比，获得高纯的li2balo4陶瓷。一方面，本专利技术中的libo2不含结晶水，不易吸水；另一方面，libo2具有低介电常数εr＝5.3和高品质因数q×f＝18200ghz，并且其致密温度为640℃，比银的熔点(961℃)低，且与ag电极不发生反应，可以被应用于ltcc技术中，本专利技术利用libo2引入硼元素，使用纯度为99.9％(重量百分比)以上的libo2、al2o3和li2co3的原始粉末按li2balo4的组成对li2o-b2o3-al2o3体系的化合物进行了合成探索和微波介电性能的研究，最终li2balo4合成温度低于800℃，且具有好的综合微波介电性能，可作为轻质低温烧结的微波介电陶瓷。
8、优选的，步骤(1)中所述预烧温度为550-650℃，预烧时间为2-8h；
9、有益效果：对球磨后的原料进行热分析处理，结合其图像，本专利技术选取预烧温度为550-600℃。本专利技术中对原料进行预烧是为了初步合成所需的物相。在预烧过程中，li2co3分解生成li2o和co2，对预烧之后的样品进行xrd分析，对比标准卡片发现合成了主体物相li2balo4。
10、优选的，步骤(1)和(2)中所述球磨的球磨介质为钇稳定氧化锆球，其直径分别为1mm、5mm和7mm，且质量比为3：5：2；
11、所述球磨的球磨助剂为无水乙醇；
12、所述原料、球磨介质与球磨助剂的质量比为1:2:2；
13、所述球磨转速为300r/min，时间为6h；
14、所述干燥温度为120℃，干燥时间为0.5h。
15、有益效果：上述干燥过程是为了使样品球磨时混合的无水乙醇挥发，获得干燥的样品。
16、优选的，步骤(2)中所述压制成型过程中压力为1mpa。
17、有益效果：此时的压制成型是利用低压初步将粉末样品制成圆形生坯。
18、优选的，步骤(2)中所述真空处理为将生坯放置在橡胶套中进行，具体包括以下步骤：将压制成型的生坯排列整齐的放入橡胶套中，利用真空泵将橡胶套中的空气排出，最后用塑料绳将其封口。
19、有益效果：真空处理能够令生坯在下一步中与油介质隔绝，防止污染样品。
20、优选的，步骤(2)中所述冷等静压利用真空泵油为压力介质，压力为250～300mpa。
21、有益效果：本专利技术利用冷等静压使圆形生坯变得致密，能更好的促使烧结致密化。
22、优选的，步骤(2)中所述烧结温度为760～800℃，烧结时间为4h。
23、其中，本专利技术中的烧结温度是根据对一次球磨后的样品进行热处理分析得到。
24、一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料的制备方法制备得到的轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料。
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【技术保护点】
1.一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述LiBO2、Al2O3和Li2CO3的纯度均≥99.9％。
3.根据权利要求1所述的一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述预烧温度为550-650℃，预烧时间为2-8h。
4.根据权利要求1所述的一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中所述球磨的球磨介质为钇稳定氧化锆球，其直径分别为1mm、5mm和7mm，且质量比为3：5：2；
5.根据权利要求1所述的一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述压制成型过程中压力为1MPa。
6.根据权利要求1所述的一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述真空处理为将生坯放置在橡胶套中进行，具体包括以下步骤：将压制成型的生坯排列整齐的放入橡胶套中，利用真空泵将橡胶套中的空气排出，最后用塑料绳将其封口。
7.根据权利要求1所述的一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述冷等静压利用真空泵油为压力介质，压力为250～300MPa。
8.根据权利要求1所述的一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述烧结温度为760～800℃，烧结时间为4h。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料的制备方法制备得到的轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料。
10.如权利要求9所述的一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料在介质基板、谐振器和滤波器中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述libo2、al2o3和li2co3的纯度均≥99.9％。
3.根据权利要求1所述的一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述预烧温度为550-650℃，预烧时间为2-8h。
4.根据权利要求1所述的一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中所述球磨的球磨介质为钇稳定氧化锆球，其直径分别为1mm、5mm和7mm，且质量比为3：5：2；
5.根据权利要求1所述的一种轻质硼酸盐微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述压制成型过程中压力为1mpa。
6.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李纯纯，熊思宇，陈德钦，曹雪凤，朱肖伟，朱国斌，刘来君，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：
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