中介电常数BaO-TiO,2-Nb,2O,5体系低温共烧微波介质陶瓷

《中介电常数BaO-TiO,2-Nb,2O,5体系低温共烧微波介质陶瓷》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、摘要摘要低温共烧陶瓷(LowTemperatureCo．firedCeramics，LTCC)技术已成为实现各类电子元器件小型化、模块化以及低成本化的重要途径，广泛应用于通信等领域，适用于LTCC技术的微波介质陶瓷正成为研究热点。目前低介电常数(￡，)的LTCC微波介质陶瓷体系的应用较为成熟，而中、高介电常数LTCC微波介质陶瓷的研究和开发相对比较薄弱，特别是易在45—70之间微波介质陶瓷体系更是鲜有报道，其难点在于既要降低烧结温度，又要兼顾材料介电性能以及LTCC工艺适应性(浆料制备以及与电极共烧等)．本文以制备中介电常数(er--45—70

2、)LTCC微波介质材料为目标，对Ba3ThNb402l(简称BTN)陶瓷进行了低温烧结、离子置换改性以及LTCC工艺适应性的研究，解决三者难以兼顾的问题，研究内容及成果如下：(一)以降低BTN陶瓷的烧结温度和提高介电性能为目的，研究了B203、CuO、MnC03．CuO以及ZBS等多种助剂对BTN陶瓷烧结特性、显微结构及介电性能的影响。研究结果表明：烧结助剂在烧结过程中有液相生成，主要以溶解．沉淀方式进行传质，从而有效地促进了陶瓷在低温下烧结。单一B203或CuO助剂降温效果有限，1wt％B203与1wt％CuO将BTN陶瓷的烧结温度从1280

3、。C分别降至l100。C和975℃．采用预烧合成的MnC03．CuO(简称MC)助剂在保持CuO降温效果的同时改善了陶瓷的Q誓厂值。MC和ZBS复合掺杂更好地促进了BTN陶瓷的烧结，添加1wt％MC与2wt％ZBS复合助剂的BTN陶瓷在900"C烧结致密，其Q矿值等于13500GHz，优于文献报道的添加LBS玻璃的Q矿值(仅为3000GHz)，但频率温度系数即偏大，达到42×10。6／'C。(二)为减小低温烧结BTN陶瓷的印系统研究了A位(Ba2+)、B位(Ti4+)离子置换对BTN陶瓷微波介电性能的影响．Mg+、ca2+置换Ba2+产生了大量

4、MgTi205、Til／2Mgl／6Nbl／302、CaNb206、Ca3Nb2Ti3014等第二相，导致Q矿值大幅度降低。SP置换Ba：+则形成连续固溶体并导致品格收缩，无其它杂质相形成，陶瓷的毋与可略有增加。Zr4+、Sn4+、(Znl／3Nb∞)4+和(Felr2Nbl／2)4+置换Tr均形成了连续固溶体，B位离子置换导致氧八面体倾斜加剧有效减小了BTN陶瓷的『，．(Znl，3Nb2，3)针置换n4+后所得的陶瓷各项性能最佳，当置换量为50m01％时，订降III浙江大学博士学位论文至20×10石／℃，Q可值提高到15700GHz。其它A位

5、、B位离子置换不同程度地降低了BTN陶瓷的Q矿值。(三)在BTN陶瓷低温烧结及离子置换改性基础上，系统研究了其浆料特性以及与银电极共烧匹配性，获得了具有应用价值的配方及工艺。添加1wt％MC和1wt％ZBS的Ba3Ti2(Znl／3Nb2／3)2Nb402l陶瓷在900"C烧结致密，其介电性能：er---53，a×产14800GHz，r．t=6x10"6／'C。该陶瓷粉料能配制成均匀稳定的水基流延浆料，流延成型的膜片表面平整致密。陶瓷膜片与Ag电极共烧界面结合紧密，无明显扩散反应现象，具有良好的共烧匹配性，是一种具有应用价值的中介电常数LTCC

6、微波介质材料。关键词：LTCC，微波介质陶瓷，中介电常数，低温烧结，离子置换，Ba3Ti4Nb402lWAbstractLowtemperatureCo．firedceramics(LTCC)technologywhichwidelyappliedincommunicationsystemhasbeenanimportantapproachtoactualizeminiaturization,low-costandmodulizationofvariouscomponents．Microwavedielectricceramicshavebee

7、nahotresearchtopicforLTCC．ThedevelopmentandapplicationofmiddleandhighpermittivityLTCCmaterialsaremuchslowlythanlowpermittivityLTCCmaterials，especiallythepermittivitybetween45and70．Thedifficultiesarenotonlytoreducethesinteringtemperature，butalsotoobtaingooddielectricpropertie

8、sandmeetLTCCapplication(stableslurryandCO-firedwithAgelectrode)．Forthepurpo