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CaO-La2O3-Li2O-Nd2O3-TiO2微波介质陶瓷的低温烧结

CaO-La2O3-Li2O-Nd2O3-TiO2微波介质陶瓷的低温烧结

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作者：韩香菊河南科技大学

学位级别：硕士

低温共烧陶瓷技术(Low Temperature Co-fired Ceramic LTCC)是近年来兴起的一种令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术,以其优异的机械、电子及热力特性已成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式。LTCC技术的核心是研制能与高导电率Ag... 详细信息

低温共烧陶瓷技术(Low Temperature Co-fired Ceramic LTCC)是近年来兴起的一种令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术,以其优异的机械、电子及热力特性已成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式。LTCC技术的核心是研制能与高导电率Ag、Cu、Ni等电极共烧的微波介质陶瓷。目前使用的微波介质陶瓷的烧结温度都比较高(>1300°C),把微波介质陶瓷的烧结温度降至Ag或Cu的熔点以下已成为今后的研究方向。 CaO-LaO-Li2O-NdO-TiO (简写为cllnt )是由Ca0.6La0.8/3Ti3和Li1/2Nd1/2TiO3两种频率温度系数相反的材料复合而成,并具有优良的介电性能:介电常数εr为105,品质因数Q·f为7000GHz,频率温度系数τf为4.5ppm/℃,只是其烧结温度过高,远不能满足与Ag、Cu共烧。为降低成本,一般采用添加烧结助剂的方法来降低烧结温度。 ZnO-BO-SiO(简称ZBS)玻璃、ZnO-BO-LaO (简称ZBL)玻璃都具有较低的软化点,最近几年被作为Ca[(Li1/3Nb2/3)0.95Zr0.15]O3+δ、MgTiO3-CaTiO3、BaTi4O9等微波介质陶瓷的烧结助剂,能显著降低体系的烧结温度。但是cllnt陶瓷掺杂助烧研究却未见报道。因此,本文通过在cllnt陶瓷中添加ZBS、ZBL、LiF,旨在降低该体系烧结温度,同时保持良好的介电性能,并初步探讨了烧结助剂的掺入对体系烧结特性、相组成、微观形貌和介电性能的影响。 1. ZBS玻璃和ZBL玻璃助烧选用ZnO, BO, SiO, LaO合适的配比制成ZnO-BO-SiO(ZBS)玻璃、ZnO-BO-LaO(ZBL)玻璃,分别加入适量的ZBS、ZBL玻璃作为烧结助剂可以使cllnt陶瓷的烧结温度由1400°C降至1050°C。玻璃的掺杂没有改变cllnt陶瓷的主晶相。添加4wt%ZBS玻璃的cllnt陶瓷获得最佳介电性能:εr= 76,tanδ= 0.0078,τf = 8ppm/°C(1MHz);添加15% ZBL玻璃的cllnt陶瓷获得最佳介电性能:εr=66,tanδ= 0.0078,τf =–6ppm/°C(1MHz)。 2. ZBS玻璃和LiF复合助烧单独添加ZBS玻璃和ZBL玻璃只能将cllnt陶瓷的烧结温度降至1050℃,而介电常数从105分别降到76、66。复合添加4%ZBS-1%LiF可将陶瓷的烧结温度进一步降低至1000°C,并且介电常数相对较高。复合烧结助剂的加入仍未改变cllnt陶瓷的钙钛矿结构,添加4%ZBS-1%LiF的cllnt陶瓷在1000℃烧3h结获得最佳介电性能为:εr=98,Q·f =1386GHz,τf =42ppm /°C(4GHz)。

关键词：微波介质陶瓷 cllnt 助烧介电性能液相烧结

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