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低温烧结(Zn,Mg)TiO_3微波陶瓷的研究

赵麒植  
【摘要】: 随着微波技术的不断发展及其应用领域的不断扩大,对微波器件的要求向高性能、高品质和小型化的方向展开。以低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics,简称LTCC)技术为基础的多层结构设计可以有效减少器件体积,是实现器件小型化、集成化以、高可靠性和低成本方向发展的重要途径。低温共烧技术的核心之一是研制与高电导率Ag或者Cu电极浆料共烧的微波介质陶瓷材料。 本论文采用传统的固相合成法,对不同Zn、Mg、Ti比例的(Zn,Mg)TiO3微波介电陶瓷基料,以及其降烧和掺杂改性进行了研究。 从介电常数温度系数τε出发,通过对不同Zn、Mg、Ti比例的(Zn,Mg)TiO3基料的实验结果分析,获得了在900℃预烧温度下τε=0的Zn1.06Mg0.12TiO3。 BiVO4、H3BO3、BCB2复合助烧剂可以降低(Zn1.06Mg0.12)TiO3陶瓷的烧结温度,促进晶粒生长和致密;适当的二次球磨时间可以促进晶粒的活性,有助于降低烧结温度和提高性能。添加比例为1wt%BiVO4、3wt%H3BO3、1.5wt%BCB2,二次球磨时间为9h时,(Zn1.06Mg0.12)TiO3陶瓷可以在950℃烧结成瓷,其介电性能如下:εr=25,Q×f=12391(8GHz),τε=140×10-6/℃。 CaTiO3可以改善低烧(Zn1.06Mg0.12)TiO3陶瓷的εr,CaTiO3的含量和εr呈一个线性变化趋势。在掺杂比例为1wt%BiVO4、3wt%H3BO3、1.5wt%BCB2的助烧剂的同时,再掺入10wt%的CaTiO3,使(Zn1.06Mg0.12)TiO3可以在950℃烧结成瓷,其介电性能如下:εr=25,Q×f=10391(8GHz),τε=-6×10-6/℃。 BaLiBSi不但可以改善(Zn1.13Mg0.048)Ti1.29O3陶瓷的温度系数,更能作为助烧剂降低(Zn1.13Mg0.048)Ti1.29O3陶瓷的烧结温度至900℃。当掺杂比例为1wt%BiVO4、3wt%H3BO3、1.5wt%BCB2、1.2wt%的BaLiBSi时,(Zn1.13Mg0.048)Ti1.29O3陶瓷可以在900℃烧结成瓷,其介电性能如下:εr=24.8,Q×f=10898(8GHz),τε=17×10-6/℃。


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