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0.95MgTiO_3-0.05CaTiO_3微波介质陶瓷的低温烧结研究

作　者: 路晓辉
导　师: 黄金亮
学　校: 河南科技大学
专　业: 材料学
关键词: 微波介质陶瓷 助烧 介电性能 液相烧结
分类号: TQ174.651
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


微波介质陶瓷是一种新型的功能陶瓷材料,作为电容器、滤波器、谐振器等微波元器件广泛应用于现代卫星传播、移动通信、无线电遥控等领域。近年来,随着的电子信息技术的迅速发展,对微波元器件集成化、小型化、低成本的要求越来越来迫切。利用多层陶瓷共烧（Multilayer Co-fired Ceramics, MLCC）技术是解决这个问题的途径之一。而该技术要求微波介质陶瓷能够与廉价的Ag和Cu共烧。但是目前使用的微波介质陶瓷的烧结温度普遍都比较高（>1300°C）,因而降低微波介质陶瓷的烧结温度,能够与Ag和Cu共烧是未来的发展方向。MgTiO3-CaTiO3陶瓷作为一种重要的微波介质材料近年来在国内外成为研究热点,其原料丰富,成本低廉,广泛应用于制备温度补偿型电容器和谐振器。这种材料是由MgTiO3（εr=20 , Q×f=160000（7GHz） ,τf = - 55ppm/°C）和CaTiO3（εr=170 , Q×f=3600（7GHz） ,τf =800ppm/°C）组成。当Mg:Ca=95:5时,0.95MgTiO3–0.05CaTiO3（简写为95MCT）的介电性能为:εr=20 ,Q×f=56000（7GHz） ,τf≈0ppm/°C。然而, 95MCT陶瓷的烧结温度仍高达到1450°C,且烧结范围窄,因此降低其烧结温度、拓宽烧结范围一直是广大材料科学家关注的问题。BaCu（B2O5）（简写为BCB）具有较低的熔点（850°C）,在810°C烧结致密时,表现出优良的介电性能εr=7.4,Q×f=50000GHz,τf=-32ppm/°C,最近几年被作为BaSm2Ti4O12（简称BST）、CLST以及Ba(Zn1/3Nb2/3O3（简称BZN）等微波介质陶瓷的烧结助剂而加以应用,可以降低烧结温度,同时又不恶化介电性能。本文回顾了微波介质陶瓷的发展进程,参照其他微波介质陶瓷体系低温烧结的经验,以95MCT陶瓷为研究对象,采用BiVO4、BaCu（B2O5）（简写为BCB）、BaCu（B2O5）+ZnO作为烧结助剂,系统研究了添加不同含量的烧结助剂对95MCT陶瓷烧结特性、微观结构及微波介电性能的影响规律,以期获得性能优良的低温烧结95MCT微波介质陶瓷。1.BiVO4助烧95MCT陶瓷BiVO4的添加可以降低烧结温度,但并没有改变95MCT陶瓷的相结构。在1100°C烧结3h,掺入5wt%BiVO4的95MCT陶瓷取得较好的介电性能:εr=18.8,Q=186.7273。2.BCB助烧95MCT陶瓷BCB的加入能够使95MCT陶瓷的烧结温度从1450°C降至1100°C并有效抑制第二相MgTi2O5的形成。在1100°C烧结3h,加入3wt%BaCu（B2O5）（质量分数,下同）的95MCT陶瓷获得了较好的介电性能:εr=22.9,Q×f=25,000GHz,τf =-3.3ppm/°C（7GHz）。3.BCB+ZnO复合助烧95MCT陶瓷BCB和ZnO的复合掺入能使95MCT陶瓷的烧结温度由1450°C降低至1050°C ,能够与Cu共烧。第二相MgTi2O5基本完全消失。掺入3wt%BCB+1wt%ZnO的95MCT陶瓷在1050°C烧结3h后取得了较好的介电性能:εr=20.5,Q×f=21133GHz,τf =-10.1ppm/°C（7GHz）。

全文目录


摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
第1章 绪论  9-24
  1.1 引言  9
  1.2 微波介质陶瓷的概况  9-15
    1.2.1 微波介质陶瓷的定义及分类  9-10
    1.2.2 微波介质陶瓷的性能指标  10-13
    1.2.3 微波介质陶瓷的应用  13
    1.2.4 微波介质陶瓷的研究历史及现状  13-15
  1.3 微波介质陶瓷的低温助烧  15-21
    1.3.1 微波介质陶瓷的低温烧结机理  15-17
    1.3.2 微波介质陶瓷的低温烧结的途径  17-21
  1.4 立项依据与研究内容  21-24
    1.4.1 95MCT 微波介质陶瓷低温烧结立项依据  21-23
    1.4.2 95MCT 微波介质陶瓷低温烧结研究内容  23-24
第2章 试样的制备和表征分析  24-28
  2.1 95MCT 陶瓷固相法低温烧结工艺  24-26
  2.2 样品的分析与测试  26-28
第3章 BiV0_4助烧95MCT 陶瓷  28-36
  3.1 前言  28
  3.2 BiV0_4 助烧95MCT 陶瓷  28-35
    3.2.1 实验  28
    3.2.2 结果与讨论  28-35
  3.3 小结  35-36
第4章 BCB 助烧95MCT 陶瓷  36-43
  4.1 前言  36
  4.2 BCB 助烧95MCT 陶瓷  36-42
    4.2.1 实验  36-37
    4.2.2 结果与讨论  37-42
  4.3 小结  42-43
第5章 BCB 和 ZnO 复合助烧95MCT 陶瓷  43-49
  5.1 前言  43
  5.2 BCB 和ZnO 复合助烧95MCT 陶瓷  43-48
    5.2.1 实验  43-44
    5.2.2 结果与分析  44-48
  5.3 小结  48-49
第6章 结论  49-50
参考文献  50-55
附录A 试验仪器与设备  55-56
附录B 试验药品  56-57
致谢  57-58
攻读硕士学位期间的研究成果  58

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 陶瓷工业 > 生产过程与设备 > 烧成及设备 > 烧成理论
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