微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2及其制备方法技术领域
本发明涉及电子材料领域，特别是涉及到一种微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2及其制备
方法。
背景技术
微波介质陶瓷指适用于微波频段(300MHz～3000GHz)的低损耗、温度稳定的信息
功能陶瓷材料，广泛应用于谐振器、滤波器、电容器、振荡器、双工器、介质波导、基板和天线
等，是移动通信、卫星通信、全球卫星定位系统(GPS)、军事雷达、无线局域网(WLAN)以及物
联网(IOT)等现代微波通信技术的关键材料，对微波元器件的小型化和提高器件的选择性
具有重要的意义。近年来随着微波通讯技术的迅猛发展，微波介质陶瓷成为国内外研究的
热点，日益受到各国的高度重视。微波介质陶瓷的介电性能主要包括三个参数：介电常数
εr、介电损耗tanδ(品质因数Q＝1/tanδ)以及谐振频率温度系数τf。高性能的微波介质陶瓷
不同于一般的功能陶瓷，它需要满足相对介电常数大、品质因数高、谐振频率温度系数近0
且可调等要求。
为了降低成本，必须制备具有较低烧结温度的陶瓷。LTCC材料作为整个低温共烧
陶瓷技术的基础，其中电极材料和基板材料的化学兼容性问题是本课题研究的主要内容之
一。本发明选用Ag金属作为电极材料，主要是因为其导电率高、烙点相对较低(961℃)和烧
结过程中不易被氧化的优点。为了能够与Ag电极进行共烧，LTCC材料的最佳烧结温度不得
髙于950℃，且与Ag电极不发生任何化学反应。然而，大多数性能优异的陶瓷介质材料的烧
结温度都相对较高，需要大力研发低温烧结的微波陶瓷。为此我们发明了一种新的低温烧
结微波复合陶瓷Li2WO4-TiO2及其制备方法，具有优异的微波介电性能，解决了以上技术问
题。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种适于低温烧结的、具有优良介电性能的微波复合陶
瓷，可以微波封装和微波基板材料应用在毫米波领域的微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2；目的之
二是提供微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2制备方法。
本发明的目的之一可通过如下技术措施来实现：
该微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2的化学表达式为(1-z)Li2WO4-zTiO2,其中z＝0.05～
0.25摩尔比含量；以Li2O、WO3和TiO2为原料，按照Li2O：WO3：TiO2＝(1-z)：(1-z)：z摩尔比制
成。
本发明的目的之一还可通过如下技术措施来实现：
进一步，所述的原料为Li2O、WO3和TiO2按照Li2O：WO3：TiO2＝(1-(0.1～0.2)):(1-
(0.1～0.2)):0.1～0.2摩尔比配比混合而成。
更进一步，所述的原料为Li2O、WO3和TiO2按照Li2O：WO3：TiO2＝0.85:0.85:0.15摩
尔比配比混合而成。
本发明的目的之二可通过如下技术措施来实现：
用上述的原料制备微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2的制备方法，所述的制备方法按如下
步骤进行：
步骤1，按照原料配比称取原料；
步骤2，将步骤1的原料放入球磨机中，加入去离子水和氧化锆球，球磨2～6小时，
再将球磨后的原料烘干，过筛，得颗粒均匀的粉料；
步骤3，将经过步骤2处理的粉料升温至500℃-550℃，保温2～4小时，得预烧料；
步骤4，将经过步骤3处理的预烧料放入球磨机中，加入去离子水和氧化锆球，球磨
4～12小时，最后将球磨后的原料烘干；
步骤5，取步骤4经烘干后的预烧料加入聚丙烯醇PVA溶液，造粒，再用粉末压片机
压制成坯体；
步骤6，将坯体在空气中于650～850℃下经过2～4小时烧制，得产品。
本发明的目的之二还可通过如下技术措施来实现：
进一步，步骤2中所述的球磨时间为4小时；步骤3中所述的升温为525℃，保温3小
时；步骤4中所述的球磨时间为8小时；步骤6中所述的坯体于700℃下烧制3小时。
更进一步，该微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2的制备方法还包括，在步骤6之后，通过网
络分析仪测试制品的微波介电性能，测试的微波介电性能包括介电常数εr、品质因数Qf以
及谐振频率温度系数τf。
本发明中的微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2及其制备方法，属于电子材料技术领域。该
陶瓷以Li2WO4为主晶相材料，而以TiO2调节温度系数。以高纯度的Li2CO3、WO3和TiO2为原料
经球磨、干燥、过筛、聚乙烯醇PVA造粒、成型和排胶处理后在空气中于650～850℃下经过2
～4小时烧成；并通过埋烧的烧结方式来解决Li2CO3的挥发问题。本发明制备的低温烧结微
波陶瓷材料，具有小的介电常数εr(7～13)和高的Q值(Qf介于50000～75000)，频率温度系
数优异(-30ppm/℃≤τf≤+5ppm/℃)。
附图说明
图1为本发明的微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2制备方法的一具体实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下面结合具体实施例
对本发明作进一步详细说明。以下实施例所涉及的配方是非限定性实施方式，只是用于具
体说明本发明，本领域的技术人员完全可以根据本发明的思路和选料配比筛选出的配方均
为本发明的保护范围。
参照图1：
在步骤101，Li2O、WO3和TiO2按照Li2O：WO3：TiO2＝(1-z)：(1-z)：z摩尔比配比称取
原料。
在步骤102，将步骤101的原料放入球磨机中，加入去离子水和氧化锆球，球磨2～6
小时；再将球磨后的原料于80℃烘干，过40目筛，获得颗粒均匀的粉料。
在步骤103，将步骤102的过筛后的粉料于500℃-550℃预烧，并在此温度下保温2
～4小时。
在步骤104，将步骤103的预烧料放入球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，球磨4
～12小时；再将球磨后的原料于80℃烘干。
在步骤105，烘干后外加聚丙烯醇PVA溶液作为粘合剂造粒，烘干后过80目筛，获得
颗粒均匀的粉料，用粉末压片机压制成坯体。
在步骤106，将上述坯体在空气中于650～850℃下经过2～4小时烧成，制成低温烧
结小介电常数微波复合陶瓷。
在步骤107，通过网络分析仪测试制品的微波介电性能。测试的微波介电性能包括
介电常数εr、介电损耗tanδ(品质因数Q＝1/tanδ)以及谐振频率温度系数τf。
本发明的陶瓷具有较低的烧结温度，介电常数较小，品质因数较高，谐振频率温度
系数优异，可以用于微波基板材料和微波封装陶瓷。本发明工艺简单，过程无污染，是一种
有前途的小介电常数微波介质材料。
以下为本发明的几个具体应用实施例。
实施例1：
该微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2的化学表达式为(Li2WO4)0.75-(TiO2)0.25，其制备方法
为：
用上述的原料制备微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2的方法，该方法按如下步骤进行：
步骤1，将高纯度的Li2O、WO3和TiO2按照Li2O：WO3：TiO2＝0.75：0.75：0.25摩尔比配
比称取原料。
步骤2，将步骤1的原料放入行星式球磨机里，加入去离子水和氧化锆球，球磨6小
时，再将球磨后的原料在电热鼓风式干燥箱里于80℃条件下烘干，烘干后的粉料过40目筛，
得颗粒均匀的粉料；
步骤3，将经过步骤2处理的粉料升温至550℃，保温2小时，得预烧料；
步骤4，将经过步骤3处理的预烧料放入球磨机中，然后在聚氨酯球磨机中加入去
离子水和氧化锆球，球磨12小时，最后将球磨后的原料于80℃下烘干；
步骤5，取步骤4经烘干后的预烧料加入聚丙烯醇PVA溶液，造粒，再用粉末压片机
压制成坯体，压制成一定尺寸的圆柱形坯体；
步骤6，将坯体在空气中于850℃下经过4小时烧制，得产品。随炉冷却之后经测试，
介电性能为εr＝7；Qf＝75000，τf＝-30ppm/℃。
实施例2：
该微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2的化学表达式为(Li2WO4)0.95-(TiO2)0.05，其制备方法
为：
用上述的原料制备微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2的方法，该方法按如下步骤进行：
步骤1，将高纯度的Li2O、WO3和TiO2按照Li2O：WO3：TiO2＝0.95：0.95：0.05摩尔比配
比称取原料。
步骤2，将步骤1的原料放入行星式球磨机里，加入去离子水和氧化锆球，球磨6小
时，再将球磨后的原料在电热鼓风式干燥箱里于80℃条件下烘干，烘干后的粉料过40目筛，
得颗粒均匀的粉料；
步骤3，将经过步骤2处理的粉料升温至500℃，保温4小时，得预烧料；
步骤4，将经过步骤3处理的预烧料放入球磨机中，然后在聚氨酯球磨机中加入去
离子水和氧化锆球，球磨4小时，最后将球磨后的原料于80℃下烘干；
步骤5，取步骤4经烘干后的预烧料加入聚丙烯醇PVA溶液，造粒，再用粉末压片机
压制成坯体，压制成一定尺寸的圆柱形坯体；
步骤6，将坯体在空气中于650℃下经过2小时烧制，得产品。随炉冷却之后经测试，
介电性能为εr＝13；Qf＝50000，τf＝5ppm/℃。
实施例3：
该微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2的化学表达式为(Li2WO4)0.8-(TiO2)0.2，其制备方法
为：
用上述的原料制备微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2的方法，该方法按如下步骤进行：
步骤1，将高纯度的Li2O、WO3和TiO2按照Li2O：WO3：TiO2＝0.8：0.8：0.2摩尔比配比
称取原料。
步骤2，将步骤1的原料放入行星式球磨机里，加入去离子水和氧化锆球，球磨4小
时，再将球磨后的原料在电热鼓风式干燥箱里于80℃条件下烘干，烘干后的粉料过40目筛，
得颗粒均匀的粉料；
步骤3，将经过步骤2处理的粉料升温至550℃，保温4小时，得预烧料；
步骤4，将经过步骤3处理的预烧料放入球磨机中，然后在聚氨酯球磨机中加入去
离子水和氧化锆球，球磨4小时，最后将球磨后的原料于80℃下烘干；
步骤5，取步骤4经烘干后的预烧料加入聚丙烯醇PVA溶液，造粒，再用粉末压片机
压制成坯体，压制成一定尺寸的圆柱形坯体；
步骤6，将坯体在空气中于680℃下经过3小时烧制，得产品。随炉冷却之后经测试，
介电性能为εr＝10.6；Qf＝65500，τf＝-14.9ppm/℃。
实施例4：
该微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2的化学表达式为(Li2WO4)0.9-(TiO2)0.1，其制备方法
为：
用上述的原料制备微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2的方法，该方法按如下步骤进行：
步骤1，将高纯度的Li2O、WO3和TiO2按照Li2O：WO3：TiO2＝0.9：0.9：0.1摩尔比配比
称取原料。
步骤2，将步骤1的原料放入行星式球磨机里，加入去离子水和氧化锆球，球磨4小
时，再将球磨后的原料在电热鼓风式干燥箱里于80℃条件下烘干，烘干后的粉料过40目筛，
得颗粒均匀的粉料；
步骤3，将经过步骤2处理的粉料升温至525℃，保温3小时，得预烧料；
步骤4，将经过步骤3处理的预烧料放入球磨机中，然后在聚氨酯球磨机中加入去
离子水和氧化锆球，球磨8小时，最后将球磨后的原料于80℃下烘干；
步骤5，取步骤4经烘干后的预烧料加入聚丙烯醇PVA溶液，造粒，再用粉末压片机
压制成坯体，压制成一定尺寸的圆柱形坯体；
步骤6，将坯体在空气中于700℃下经过3小时烧制，得产品。随炉冷却之后经测试，
介电性能为εr＝12.8；Qf＝51833，τf＝4.7ppm/℃。
实施例5：
该微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2的化学表达式为(Li2WO4)0.85-(TiO2)0.15，其制备方法
为：
用上述的原料制备微波复相陶瓷Li2WO4-TiO2的方法，该方法按如下步骤进行：
步骤1，将高纯度的Li2O、WO3和TiO2按照Li2O：WO3：TiO2＝0.85：0.85：0.15摩尔比配
比称取原料。
步骤2，将步骤1的原料放入行星式球磨机里，加入去离子水和氧化锆球，球磨4小
时，再将球磨后的原料在电热鼓风式干燥箱里于80℃条件下烘干，烘干后的粉料过40目筛，
得颗粒均匀的粉料；
步骤3，将经过步骤2处理的粉料升温至525℃，保温2小时，得预烧料；
步骤4，将经过步骤3处理的预烧料放入球磨机中，然后在聚氨酯球磨机中加入去
离子水和氧化锆球，球磨12小时，最后将球磨后的原料于80℃下烘干；
步骤5，取步骤4经烘干后的预烧料加入聚丙烯醇PVA溶液，造粒，再用粉末压片机
压制成坯体，压制成一定尺寸的圆柱形坯体；
步骤6，将坯体在空气中于830℃下经过3小时烧制，得产品。随炉冷却之后经测试，
介电性能为εr＝7.8；Qf＝72845，τf＝-28.6ppm/℃。
以上所述，仅为本发明其中的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限
于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭示的技术范围内，可轻易想到的变
化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。