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Microwave dielectric properties of Ca0.7Nd0.2TiO3 ceramic-filled CaO–B2O3–SiO2 glass for LTCC applications

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Journal of Advanced Ceramics 2019年第3期8卷 345-351页

作者： Hsing-I HSIANG Chih-Cheng CHEN Sue-Yu YANG Department of Resources Engineering “National Cheng Kung University”TainanTaiwan70101China Department of Mechanical Engineering Far East UniversityTainanTaiwan74448China

The effects of the Ca0.7Nd0.2Ti O3 ceramic addition on the crystallization,densification,and dielectric properties of CaO–B2O3–SiO2–(Al2O3)glass(C1:CaO–B2O3–SiO2 glass and C1A03:CaO–B2O3–SiO2–Al2O3 glass)for low-temperature co-fired ceramic(LTCC)applications are investigated.The cristobalite phase crystallized from C1 glass was inhibited by adding Al2O3.During sintering,Ca0.7Nd0.2TiO3 ceramic reacted with CaO–B2O3–SiO2–(Al2O3)glass to form the sphene(CaTiSiO5)phase.The amount of sphene phase increases with increasing sintering temperature.By adding 50–60 wt%C1 or C1A03 glass,Ca0.7Nd0.2TiO3 can be densified at 850–900℃.The relative dielectric constants for Ca0.7Nd0.2TiO3 added with C1 and C1A03 glasses were all 20–23.Ca0.7Nd0.2TiO3 added with C1 glass exhibited a lower dielectric constant than C1A03 glass due to cristobalite phase formation.For Ca0.7Nd0.2TiO3 ceramics added with 50 wt%glass,the variation in Q×f value presented the same trend as the sphene formation amount variation.The best Q×f value of 2380 GHz was achieved for Ca0.7Nd0.2TiO3 ceramics added with 50 wt%C1A03 glass sintered at 900℃due to the dense structure and greater amount of sphene.Ca0.7Nd0.2TiO3 ceramics added with50 wt%C1A03 glass sintered at 900℃exhibited a dielectric constant of 22.8 and Q×f value of2380 GHz,which are suitable for microwave LTCC applications.

关键词： low-temperature co-fired ceramic(LTCC) Ca0.7Nd0.2TiO3 ceramics microwave dielectric property CaO–B2O3–SiO2 glass

Antenna-in-package system integrated with meander line antenna based on LTCC technology

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Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering 2016年第1期17卷 67-73页

作者： Gang DONG Wei XIONG Zhao-yao WU Yin-tang YANG School of Microelectronics Xidian University

We present an antenna-in-package system integrated with a meander line antenna based on low temperature co-fired ceramic(LTCC) technology. The proposed system employs a meander line patch antenna, a packaging layer, and a laminated multi-chip module(MCM) for integration of integrated circuit(IC) bare chips.A microstrip feed line is used to reduce the interaction between patch and package. To decrease electromagnetic coupling, a via hole structure is designed and analyzed. The meander line antenna achieved a bandwidth of 220 MHz with the center frequency at 2.4 GHz, a maximum gain of 2.2 d B, and a radiation efficiency about 90% over its operational frequency. The whole system, with a small size of 20.2 mm×6.1 mm×2.6 mm, can be easily realized by a standard LTCC process. This antenna-in-package system integrated with a meander line antenna was fabricated and the experimental results agreed with simulations well.

关键词： AntennaAn-package (AiP), Meander line antenna, Multi-chip module (MCM), Low temperature co-fired ceramic (LTCC)

BaO-TiO_2-B_2O_3-SiO_2体系LTCC粉体的表面修饰及评价

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稀有金属材料与工程 2007年第A1期36卷 14-16页

作者：张鹤崔学民华伟刚邱树恒广西大学化学化工学院广西南宁530004

利用沉淀法对BaO-TiO2-B2O3-SiO2体系LTCC粉体颗粒进行氧化铝包覆以阻断钡离子的溶出通道。分别使用结晶氯化铝和异丙醇铝作为包覆前驱物材料,通过对比两种前驱物的包覆效果,发现使用异丙醇铝前驱体的包覆效果更佳;随着包覆的氧化铝含... 详细信息

利用沉淀法对BaO-TiO2-B2O3-SiO2体系LTCC粉体颗粒进行氧化铝包覆以阻断钡离子的溶出通道。分别使用结晶氯化铝和异丙醇铝作为包覆前驱物材料,通过对比两种前驱物的包覆效果,发现使用异丙醇铝前驱体的包覆效果更佳;随着包覆的氧化铝含量增大,包覆效果越好;使用异丙醇铝作前驱体,6%(质量分数,下同)包覆足以阻断钡离子溶出,包覆粉体在水中经过6h搅拌,钡离子无析出。

关键词： LTCC(Low Temperature co-fired Ceramics) 玻璃陶瓷钡离子氧化铝表面修饰

含钡玻璃陶瓷LTCC粉体的表面修饰及其对玻璃陶瓷性能的影响

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稀有金属材料与工程 2007年第A1期36卷 869-872页

作者：崔学民张鹤华伟刚邱树恒童张法广西大学化学化工学院广西南宁530004

为了降低BaO-TiO2-B2O3-SiO2玻璃陶瓷中钡离子的析出,通过化学沉淀法和硫酸处理法对玻璃陶瓷粉体进行了表面修饰,在玻璃陶瓷粉体的表面形成了一层不溶于水的无机膜(氧化铝或BaSO4),不仅阻断了LTCC中钡离子与水的接触途径,使LTCC玻璃陶... 详细信息

为了降低BaO-TiO2-B2O3-SiO2玻璃陶瓷中钡离子的析出,通过化学沉淀法和硫酸处理法对玻璃陶瓷粉体进行了表面修饰,在玻璃陶瓷粉体的表面形成了一层不溶于水的无机膜(氧化铝或BaSO4),不仅阻断了LTCC中钡离子与水的接触途径,使LTCC玻璃陶瓷粉体制备可适用于水基流延工艺的浆料,且操作简便,无毒副作用。研究发现用共沉淀法包覆氧化铝对玻璃陶瓷的性能影响不大,但是硫酸包覆处理后大大提高了玻璃陶瓷的烧结温度,限制了LTCC的应用。

关键词： LTCC(Low Temperature co-fired Ceramics) 玻璃陶瓷水基流延工艺粉体表面修饰

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LTCC水基流延生带材料的制备与叠层性能

稀有金属材料与工程 2009年第A2期38卷 572-574页

作者：崔学民贺艳张鹤彭海浪广西大学广西南宁530004

利用硼硅酸盐玻璃和氧化铝陶瓷复合制备了相对介电常数为7～9的LTCC材料粉体,利用苯丙乳液作为粘结剂,甘油作为增塑剂,成功制备出了浆料固含量高、稳定性好的水基流延浆料;该工艺制备的生带材料表面光滑,强度高,且容易在室温下叠层,经过... 详细信息

利用硼硅酸盐玻璃和氧化铝陶瓷复合制备了相对介电常数为7～9的LTCC材料粉体,利用苯丙乳液作为粘结剂,甘油作为增塑剂,成功制备出了浆料固含量高、稳定性好的水基流延浆料;该工艺制备的生带材料表面光滑,强度高,且容易在室温下叠层,经过850～900℃烧结,其相对体积密度最高可以达到96%以上;以上述LTCC生带为原材料,在室温条件下制备了烧结性能良好的叠层器件,具有很好的应用前景。

关键词： LTCC(Low Temperature co-fired Ceramics) 玻璃陶瓷水基流延工艺叠层

Effects of V2O5Addition on Microwave Dielectric Properties of Li2ZnTi3O8Ceramics for LTCC Applications

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New Journal of Glass and Ceramics 2019年第3期9卷 25-32页

作者： Jianhua Zhu Jinyuan Liu Songjie Lu Yong Zeng college of Optoelectronic Engineering Shenzhen UniversityShenzhenChina Shenzhen Zhenhua Fu Electronics co. Ltd.ShenzhenChina

The sintering temperature of Li2ZnTi3O8 ceramics is still high for LTCC-based applications. In this work, V2O5 was doped as the sintering aid. The sintered density, phase composition, grain size, as well as microwave dielectric properties of Li2ZnTi3O8 ceramics with the addition of V2O5 were investigated. Based on our research, V2O5 doping effectively promoted the densification of Li2ZnTi3O8 ceramics at about 900°C, without affecting the main crystal phase of the ceramics. Li2ZnTi3O8 ceramics with 0.5 wt% V2O5 doping (sintered at 900°C) exhibited the best microwave dielectric properties (Qf =?22,400 GHz at about 6 GHz, εr = 25.5, and τf = -10.8 ppm/°C). The V2O5-doped Li2ZnTi3O8 ceramics were well cofired with Ag inner paste without cracks and diffusion, indicating its significant potential for LTCC applications.

关键词： Li2ZnTi3O8 Low Temperature co-fired Ceramics Microwave Dielectric Properties

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含钡玻璃粉体的表面修饰及其表征

功能材料 2007年第A1期38卷 318-320页

作者：崔学民张鹤华伟刚韩要丛黄桂明广西大学化学化工学院广西南宁530004

为了降低BaO-B2O3-SiO2玻璃中钡离子在水中的析出，通过硫酸处理法对玻璃粉体进行了表面修饰，在玻璃粉体的表面形成一层不溶于水的BaSO4，从而阻断了钡离子与水的接触途径，使玻璃粉体更容易制备稳定的水基流延浆料，操作简便，且无毒... 详细信息

为了降低BaO-B2O3-SiO2玻璃中钡离子在水中的析出，通过硫酸处理法对玻璃粉体进行了表面修饰，在玻璃粉体的表面形成一层不溶于水的BaSO4，从而阻断了钡离子与水的接触途径，使玻璃粉体更容易制备稳定的水基流延浆料，操作简便，且无毒副作用。研究发现生成的BaSO4层的厚度与硫酸的浓度和处理时间相关；硫酸钡层明显提高了玻璃粉的烧结温度。

关键词： LTCC(Low temperature co-fired ceramics) BaO-B2O3-SiO2玻璃表面修饰硫酸

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复合双性LTCC材料基础研究

电子元件与材料 2008年第6期27卷 82-83页

作者：钟慧张怀武电子科技大学微电子与固体电子学院四川成都610054

随着电子技术在自动化、工业控制、医学、航天航空和日常生活等领域的广泛应用,高密度、宽温域、小尺寸、多功能、高品质等特性日益成为其发展的必然趋势,同时这些特性给传统封装技术及工艺带来了巨大的挑战。在众多的封装技术中,低温... 详细信息

随着电子技术在自动化、工业控制、医学、航天航空和日常生活等领域的广泛应用,高密度、宽温域、小尺寸、多功能、高品质等特性日益成为其发展的必然趋势,同时这些特性给传统封装技术及工艺带来了巨大的挑战。在众多的封装技术中,低温共烧陶瓷LTCC(Low Temperature co-fired Ceramic)技术成为了国际研究的焦点,因为利用LTCC技术制备的产品不仅能具备高电流密度、小体积,而且还具备高可靠性和优良的电性能、传输特性及密封性。LTCC技术是一种先进的混合电路封装技术。它将四大无源器件,即变压器(T)、电容器(C)、电感器(L)和电阻器(R)集成,配置于多层布线基板中,与有源器件(如:功率MOS、晶体管和IC电路模块等)共同集成为一完整的电路系统。因此LTCC技术又称为混合集成技术,它能有效地提高电路的封装密度及系统的可靠性。笔者围绕LTCC技术中的低温共烧铁氧体LTCF(Low Temperature co-fired Ferrite)材料,采用理论、实验及应用三位一体的研究模式,开发了一种新型LTCC复合介质材料,不但对该材料的复合机理进行了理论模拟而且对其在LTCC滤波器中的应用展开了研究。笔者在理论模型、材料制备和器件设计上做了一些探索性和创新性的工作,具体内容如下:(1)探索性地建立了针对LTCC陶瓷的低温烧结模型。模型基于液相烧结理论,以液相在晶粒边界引起的毛细管压力及溶解–淀析过程中化学势能的变化为烧结驱动力,将烧结温度、时间与烧结后的最终晶粒大小、相对密度联系起来,模拟出低温烧结动态过程中相对密度的变化趋势。(2)首次提出铁电–铁磁复合材料的复合理论并给予了系统的分析。讨论了复合材料中两相成分的化学结构及电磁性能在理论上对复合可能性的影响,根据材料的微观结构建立了复合模型,模型中假设铁电相均匀分布于铁磁相晶粒表面,并和气孔一起形成非磁性薄层将铁磁晶粒之间隔断,使铁磁颗粒孤立。通过对复合结构中铁磁晶粒内场变化的分析,推导出复合材料铁电/铁磁成分比与复合磁导率的关系方程;另外,利用微观结构中电流流通的等效电路,推导得到不同铁电/铁磁成分比时复合材料复数介电常数与频率的关系表达式。(3)研究了工艺条件对材料电磁性能的影响。按照工艺流程改变工艺参数预烧温度、二次球磨时间、烧结曲线中升温降温速度、烧结温度和保温时间,通过SEM、XRD等分析手段了解改变工艺参数对铁氧体材料微观结构的影响规律,通过对材料介电常数频谱、磁导率频谱及品质因数的测量得知工艺参数对材料电磁性能的影响规律,根据实验数据结果得到最佳铁氧体烧结工艺参数。(4)研究了不同掺杂离子及助熔剂的加入对低温烧结铁氧体LTCF材料的微观结构及电磁性能影响。首先研究了不同Mnco3和CuO含量对NiZn铁氧体烧结特性、微观结构及电磁性能的影响,首次发现了掺杂Mn离子的NiZn铁氧体其电磁性能对烧结温度具有敏感性。其次研究了不同助熔剂Bi2O3、WO3和Nb2O5对NiCuZn铁氧体烧结特性、微观结构及电磁性能的影响,实验揭示W6+对材料微观结构的改善;最后对低温NiCuZn铁氧体进行改性掺杂,研究稀土氧化物CeO2对其微观结构及电磁性能的影响,并给出NiCuZn铁氧体掺杂稀土元素时的磁频谱及介频谱。(5)开发了一新型的基于不同低温烧结NiCuZn铁氧体与高介电常数(BaTiOk+X)钙钛矿的具有电感、电容双性的铁电–铁磁复合材料,研究了不同铁电–铁磁含量对各组复合材料微观结构及电容电感双性的影响。并研究了不同助熔剂Bi2O3、WO3和Nb2O5对其烧结特性、微观结构及电容电感双性的影响。最后对复合材料进行稀土掺杂改性,研究稀土氧化物CeO2对其微观结构及电容电感双性的影响。(6)设计并制作出两种使用LTCC复合双性材料的3G通讯设备用带通滤波器。采用Ansoft HFSS电磁仿真软件对所建立的滤波器模型进行模拟仿真,通过调节滤波器结构参数使滤波器各性能指标达到要求,并实现生产制备。制得带通中心频率3.5 GHz,插损400 MHz,阻带衰减大于35 dB的微带式带通滤波器和带通中心频率1.4 GHz,插损160 MHz,阻带衰减大于30 dB的LC式带通滤波器。

关键词：电子技术 LTCC(Low Temperature co-fired Ceramic)技术 LTCC材料烧结模型复数磁导率介电常数铁电-铁磁复合材料 LTCC滤波器