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BaCu（B_2O_5）助烧多种微波介质陶瓷组织和性能的研究

作　者: 孙露
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 LTCC 介电性能 液相烧结
分类号: TQ174.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramics, LTCC）技术是近年来兴起的一种组件整合技术,该技术已经成为实现电路中各类微波器件集成化、微型化、模块化和低成本化的首选方式,被广泛应用于军事及民用通讯领域。微波介质陶瓷是LTCC技术的关键材料,是一种新型电子材料,可以作为滤波器、谐振器等核心微波元器件,具有广阔的市场前景。根据陶瓷-银电极共烧要求,本文的目的是通过选择不同的微波介质陶瓷体系,用BaCu（B2O5）作为助烧剂,来降低这些体系的烧结温度,达到与Cu、Ag共烧的目的,并初步探讨BCB掺入对体系结构、介电性能的影响及两者之间的关系。CaO-Li2O-Re2O3-TiO2（Re=Ln, Sm, Nd）体系具有正交钙钛矿结构,由于具有优异的微波介电性能而受到了广泛的关注。CaO-Li2O-Sm2O3-TiO2陶瓷在n（CaO:Li2O:Sm2O3:TiO2）=16.0:9.0:12.0:63.0时获得了较好的介电性能(Kr=110, Q·f=4500GHz, TCF=7×10-6/°C, 3GHz)。这个体系虽然具有高的介电常数,但是由于品质因数值低限制了它在高频下的实用。而在这个体系的基础上加入一部分BaO,当CaO-BaO-Li2O-Sm2O3-TiO2组成为14.0:4.0:8.0:12.0:63.0时,在1325°C的条件下,介电性能达到最好:Kr=95.5, Q·f=7580GHz, TCF=-6.9×10-6/°C, 3GHz。目前,ZnO-Nb2O5-TiO2体系被发现具有好的介电性能和低的烧结温度,当ZnO-Nb2O5-TiO2组成为2.5:2.5:5时,在1100°C烧结时表现出了良好的介电性能: Kr=58, Q·f=16300GHz, TCF=90×10-6/°C。1 .BCB助烧CBLST陶瓷BCB的加入未改变CBLST陶瓷的两相结构,可将陶瓷的烧结温度从1325°C降低为1100°C,相对密度达到97%。添加6wt%BCB的CBLST陶瓷具有相对较好的综合性能:Kr=87.76, tanδ=0.018, TCF =-4.27×10-6/°C（1MHz）。2 .BCB助烧ZNT陶瓷BCB的加入使ZNT陶瓷的两相结构的结晶度发生了相对改变,但没有改变陶瓷的主晶相,可使陶瓷的烧结温度从1100°C降低到900°C,且致密度高于纯片的致密度,添加3wt%BCB的ZNT陶瓷获得好的介电性能:Kr=48, Q·f=15258GHz, TCF=41×10-6/°C（5GHz）,在研究陶瓷片与Ag电极共烧的过程中发现,陶瓷片与Ag电极共烧界面结合紧密,元素无扩散现象,具有良好的共烧匹配性,是一种可用于多层微波元器件制造的极具应用价值的中介电常数LTCC微波介质材料。

全文目录


摘要  2-4
ABSTRACT  4-6
符号表  6-9
第1章 绪论  9-29
  1.1 引言  9-10
  1.2 微波介质陶瓷的概况  10-18
    1.2.1 电介质的基本理论  10-13
    1.2.2 微波介质陶瓷分类  13-14
    1.2.3 微波介质陶瓷的发展现状及其趋势  14-18
  1.3 微波介质陶瓷的低温烧结  18-25
    1.3.1 微波介质陶瓷低温烧结的机理  19-21
    1.3.2 微波介质陶瓷的低温烧结  21-25
  1.4 立项依据与研究内容  25-29
    1.4.1 CBLST 微波介质陶瓷低温烧结立项依据  25-26
    1.4.2 ZNT 微波介质陶瓷低温烧结立项依据  26-27
    1.4.3 BCB 作为低温助烧剂的立项依据  27
    1.4.4 BCB 对不同微波介质陶瓷低温助烧的研究内容  27-29
第2章 试样的制备和表征分析  29-34
  2.1 CBLST 和ZNT 陶瓷低温烧结工艺  29-31
  2.2 样品的分析与检测  31-34
    2.2.1 结构性能表征  31-32
    2.2.2 介电性能测试  32-34
第3章 BCB 助烧 CBLST  34-40
  3.1 引言  34
  3.2 实验  34-35
  3.3 结果与分析  35-39
    3.3.1 烧结特性  35
    3.3.2 XRD 分析  35-36
    3.3.3 SEM 分析  36-37
    3.3.4 介电性能分析  37-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章 BCB 助烧 ZNT  40-50
  4.1 引言  40
  4.2 实验  40-41
  4.3 结果与分析  41-49
    4.3.1 XRD 分析  41-42
    4.3.2 SEM 分析  42-44
    4.3.3 烧结性能分析  44-45
    4.3.4 介电性能分析  45-46
    4.3.5 ZNT 陶瓷与Ag 共烧的研究  46-49
  4.4 本章小结  49-50
第5章 结论  50-52
参考文献  52-57
缩略语词汇表  57-58
附录A 试验仪器与设备  58-59
附录B 试验仪器与设备  59-60
致谢  60-61
攻读硕士学位期间的研究成果  61

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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 > 基础理论
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