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硼酸锌陶瓷制备及微波介电性能研究

韦东梅  
【摘要】:电子技术快速的发展,对封装技术的要求越来越高。低温共烧陶瓷技术(LowTemperature Cofired Ceramic,LTCC)在信息时代为各种电子系统在小型化、轻量化方面提供较好的解决方案。LTCC基板作为新型的组装基板,已经被认为将来是无源集成的主流技术。因此研究LTCC技术有很好的社会效益和经济效益。 本文采用传统的固相反应法制备硼酸锌陶瓷粉末并制备成硼酸锌陶瓷,并且研究了硼酸锌陶瓷的微波介电性能、流延成型以及与银的共烧性。本文首先研究ZnO和B_2O_3的组成比例、烧结温度及保温时间对硼酸锌陶瓷的烧结特性、晶相组成以及微波介电性能的影响。采用X射线衍射和扫描电镜来研究样品的显微结构和结构组分,用网络分析仪来测量样品的微波介电性能。实验研究表明:硼酸锌陶瓷与银在共烧时不发生反应。当ZnO的含量为71.429mol%时,其能够得到好的烧结特性和微波介电性能。其在950°C烧结3小时时表现出的微波介电性能为:ε_r~6.9,Q×f~20000GHz (@6.32GHz)。并且该组成的硼酸锌陶瓷在950~1000°C烧结3小时能够形成致密化的陶瓷。XRD显示得到的致密的陶瓷的主晶相是3ZnO·B_2O_3相,其是单斜晶体结构。故将该组成的制备成的硼酸锌陶瓷称为3ZnO·B_2O_3陶瓷。3ZnO·B_2O_3陶瓷样品在烧结温度为955°C,保温时间为一个小时时,其表现出的微波介电性能为: ε_r~6.9, Q×f~20647GHz(@6.35GHz),τf~-80ppm/°C。在烧结温度为955°C时,陶瓷样品的密度、相对介电常数以及Q×f都在保温时间为1h时达到它们的平台值。 流延成型工艺中,选取3ZnO·B_2O_3陶瓷作为流延的陶瓷粉料。调节流延配方中有机溶剂的含量来完成流延。研究3ZnO·B_2O_3陶瓷的流延后膜片的烧结特性和与银的共烧性。同时,3ZnO·B_2O_3系陶瓷在与共烧时不与银产生反应,这就说明3ZnO·B_2O_3系陶瓷适合用于LTCC基板材料。在流延成型时,当陶瓷粉料的质量百分数为52.625%时,能够得到较好的流延膜片。


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