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CaO-B_2O_3系陶瓷的微波介电性能研究

王轩  
【摘要】:随着移动通信产业的迅速发展,对移动终端的多功能化、高性能化和小型化提出了更高的要求。因此,研制出新型的具有好的微波介电性能的微波介质陶瓷材料来制作陶瓷元件显得尤为关键。CaO-B_2O_3系陶瓷是一种低介电常数的微波介质陶瓷,其性能少有被报道。本文通过固相烧结法制备CaO-B_2O_3系陶瓷,并围绕其性能进行了研究。 本文首先研究了CaO-B_2O_3系陶瓷的烧结性能和微波介电性能。研究结果表明CaO-B_2O_3系陶瓷致密化温度为1350℃,在1350℃保温2小时制得的CaO-B_2O_3系陶瓷具有如下微波介电性能:εr=7.4,Q×f=6968GHz,τf=-36ppm/℃。 然后本文结合XRD、SEM等手段研究了掺杂不同的烧结助剂对CaO-B_2O_3系陶瓷性能的影响。研究结果表明TiO_2、ZnO、H_3BO_3的添加在一定程度上都有助于CaO-B_2O_3系陶瓷的烧结。CaO-B_2O_3系陶瓷的主晶相为Ca3B2O6,烧结助剂的添加对其主晶相不会造成影响。 实验结果中:(1)添加4wt%TiO_2在1325℃烧结的陶瓷微波介电性能为εr=9.9,Q×f=10521GHz,τf=-3ppm/℃。另外,添加TiO_2还可以调节陶瓷的频率温度系数,添加4wt%TiO_2在1300℃烧结的陶瓷τf=0ppm/℃;(2)添加ZnO可以降低CaO-B_2O_3系陶瓷的致密化温度。添加3wt%ZnO在1325℃烧结的陶瓷微波介电性能为εr=7.3,Q×f=5523GHz;(3)添加H_3BO_3可以将CaO-B_2O_3系陶瓷的致密化温度降低到1225℃。添加2wt%H_3BO_3在1250℃烧结的陶瓷微波介电性能为εr=7.7,Q×f=10588GHz。


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