低温烧结微波介质陶瓷

在制备多层微波元件过程中,为使用Cu、Ni等低熔点导体,必须降低微波介质陶瓷的烧结温度。本文介绍了通过液相烧结降低致密化温度的BaTi4O9、Ba2Ti9O20及(Zr,Sn)TiO4陶瓷,这类材料的烧结温度已降至1 000℃以下;也介绍了掺加(V2O3+CuO)的BiNbO4基陶瓷,其致密化温度已低至880℃左右。文中还列出了陶瓷组成、低熔点氧化物或玻璃的组成及相关材料的微波介电性能。     

Bi2O3和V2O5复合掺杂BaTi4O9微波介质陶瓷

研究了多元掺杂对BaTi4O9微波介质陶瓷的烧结和介电性能的影响。通过单独添加烧结助剂Bi2O3和V2O5以及复合添加Bi2O3、V2O5来降低烧结温度,并且保持较好的微波介电性能。实验结果表明,当复合添加Bi2O3和V2O5各0.5%(质量分数)烧结温度为1160℃时,BaTi4O9微波介质陶瓷在2.5GHz下:εr为40.1,tgδ为6×10–4,τf为64×10–6℃–1,保持了良好的介电性能。     

Li_2O-Nb_2O_5-TiO_2微波介电陶瓷掺杂改性研究

采用传统的固相反应法制备Li-Al-B(LAB)掺杂立方晶系Li2O-Nb2O5-TiO2(LNT)微波介电陶瓷。运用XRD、SEM和微波介电性能测试等手段,研究了LAB掺杂对样品烧结性能及微波介电性能的影响。结果表明,在LNT陶瓷中添加LAB,有效促进LNT陶瓷烧结,使材料的介电常数和品质因数显著提高。当掺入LAB的质量分数为4%时,样品在900℃保温2h后烧结致密,并获得最佳微波性能:介电常数εr=18.05,品质因数与频率的乘积Q×f=22 040GHz(f=6.41GHz),频率温度系数τf=-20.74×10-6/℃。     

Li_2O-B_2O_3-SiO_2掺杂低温烧结CLST陶瓷的介电性能

通过Li2O-B2O3-SiO(2LBS)玻璃的有效掺杂,低温液相烧结制备了16CaO-9Li2O-12Sm2O3-63TiO(2CLST)陶瓷。研究了LBS掺杂量对其烧结性能、相组成及介电性能的影响。结果表明:通过掺杂LBS,使CLST陶瓷的烧结温度由1300℃降至1000℃,且无第二相生成。随LBS掺杂量的增加,tanδ显著降低,τf趋近于零。当w(LBS)为10%时,CLST陶瓷在1000℃烧结3h获得最佳介电性能:tanδ为0.0045,τf为4×10–6/℃,虽然εr由105.0降至71.0,但仍属于高εr范围。     

Li_2MgSiO_4微波介质陶瓷的低温烧结适应性

采用固相法制备了添加B2O3的Li2MgSiO4陶瓷,研究了添加B2O3助剂对降低Li2MgSiO4陶瓷烧结温度的作用,以及B2O3对所制陶瓷的密度、相结构与微观形貌、微波介电性能的影响。结果表明,添加质量分数2%的B2O3就可在810℃的低温下实现Li2MgSiO4陶瓷的致密烧结,并获得较佳的介电性能:εr=5.84,Q.f=107 000 GHz(f=8 GHz),可用于制作LTCC材料。     

Li_2ZnTi_3O_8微波介质陶瓷烧结工艺的研究

采用传统固相反应法制得Li2ZnTi3O8微波介质陶瓷,研究了主要烧结工艺参数对所制陶瓷的物相组成、显微组织及微波介电性能的影响。结果表明:经900℃预烧并在1 075℃保温4 h所得陶瓷试样只含有单一的Li2ZnTi3O8相;另外,其显微组织均匀,气孔等缺陷较少,相对密度达到98.5%,且具有良好的介电性能:εr=26.6,Q·f=75 563 GHz,τf=–12.4×10–6/℃。     

Ca0.125(Li1/2Sm1/2)0.875TiO3微波介质陶瓷的低温烧结

研究了复合烧结助剂Na2O-CaO-B2O3(NCB)氧化物和Li2O-B2O3-SiO2-CaO-Al2O3(LBSCA)玻璃料的添加量对Ca0.125(Li1/2Sm1/2)0.875TiO3陶瓷相结构、烧结性能及介电性能的影响。当w(NCB)为10%,w(LBSCA)为1%~5%时,该陶瓷为斜方钙钛矿结构。随w(LBSCA)的增加,致密化温度和饱和体积密度降低,εr、Q·f值及τf呈下降趋势。当w(NCB)为10%,w(LBSCA)为2%时,陶瓷可在900℃烧结获得最佳性能:εr为63.00,Q·f为1260GHz,τf为–9.02×10–6℃–1。     

复合烧结助剂对 ZnNb2O6陶瓷的低温烧结与性能的影响

采用传统固相反应法制备了 ZnNb2O6陶瓷,研究了复合添加 BaO-CuO-V2O5(BCV)烧结助剂对 ZnNb2O6陶瓷的烧结特性、物相组成、微观组织形貌及微波介电性能的影响。结果表明：掺杂少量 BCV 的 ZnNb2O6陶瓷物相组成并未改变,仍为 ZnNb2O6单相。添加质量分数 2%的 BCV 可使 ZnNb2O6陶瓷的烧结温度降至 950 ℃,并且在 950 ℃烧结 3 h 具有较佳的微波介电性能：εr=24.7,Q·f=75 248 GHz,τf= –50.4×10–6/℃。     

BCL助烧剂对CSLST微波介质陶瓷性能的影响

采用B2O3-CuO-Li2CO3(BCL)作为助烧剂对(Ca0.9375Sr0.0625)0.3(Li0.5Sm0.5)0.7TiO3(CSLST)微波介质陶瓷进行降温烧结。系统讨论了BCL的添加量对CSLST微波介质陶瓷的烧结行为、晶体结构及微波介电性能的影响。结果表明:BCL的加入将CSLST陶瓷的烧结温度从1 250℃降至925℃。当BCL添加量小于质量分数5.5%时,样品中只含单一的钙钛矿结构晶体,而当BCL添加量大于质量分数7.5%时,则会产生第二相。添加BCL的质量分数为5.5%,烧结温度为925℃保温5 h,所制CSLST陶瓷具有良好的微波介电性能:εr=86.69,Q.f=2 267 GHz,τf=29.3×10–6/℃。     

Li过量对M-相固溶体Li_2O-Nb_2O_5-TiO_2陶瓷微波介电性能的影响

含有M-相固溶体Li2O-Nb2O5-TiO2(LNT)的微波介质陶瓷具有烧结温度(约1100℃)低,介电常数εr(65～70)及Q·f值(约5000 GHz)高的特点,但其频率温度系数τ却往往偏高(约23×10–6/℃)。为此,系统研究了非化学计量比下Li含量对LNT陶瓷微波介电性能的影响。实验结果表明,Li含量增加能有效调节LNT陶瓷的频率温度系数至近零而不影响其他性能。当Li含量过量5%(质量分数)时,LNT陶瓷具有最佳性能:εr=69.73,Q·f=5 543GHz(=3.518 GHz),τf=–4.4×10–6/℃。     

BaCu(B_2O_5)掺杂2.5ZnO-2.5Nb_2O_5-5TiO_2陶瓷的低温烧结及其与Ag的相容性(英文)

研究了不同BaCu(B2O5)(BCB)掺杂量对2.5ZnO-2.5Nb2O5-5TiO2(ZNT)陶瓷烧结行为、介电性能及与Ag相容性的影响规律。添加BCB可有效地将ZNT陶瓷的烧结温度从1 100℃降低至900℃。BCB添加量为3.0wt%,900℃烧结3h所制得的ZNT陶瓷的微波性能良好:εr=48,Qf=15 258GHz,τf=41×10-6/℃。且在BCB掺杂ZNT陶瓷与Ag共烧样品中未检测到新生相和Ag的扩散,表明3.0wt%BCB掺杂的ZNT陶瓷与Ag的相容性良好,是一种很有潜力的LTCC材料。     

中温烧结(Ca0.61,Nd0.26)(Ti0.98Sn0.02)O3微波介质陶瓷制备及介电性能

研究了添加不同CuO-H3BO3含量的(Ca0.61, Nd0.26)(Ti0.98Sn0.02)O3(CNT)陶瓷的烧结行为和介电性CuO-H3BO3 能促使陶瓷在1050 ℃致官烧结而不严重破坏其介电性能.添加5wt% CuO-H3BO3的CNT陶瓷在1050 ℃烧结后具有良好的微波介电性能: εr=92,Q×f =9 250 GHz,τf=+139×10-6/℃.     

烧结助剂对Mg4Nb2O9陶瓷性能的影响

研究了Bi2O3-V2O5、CuO-Bi2O3-V2O5、Li2CO3-V2O5掺杂对Mg4Nb2O9陶瓷烧结特性和微波介电性能的影响。通过XRD分析材料物相组成,结果表明,CuO-Bi2O3-V2O5、Bi2O3-V2O5的添加能有效地将Mg4Nb2O9陶瓷烧结温度从1 350℃降至950℃,但同时陶瓷的品质因数(Q.f)有很大恶化。掺杂w(Li2CO3-V2O5)=3%,试样致密化温度降至950℃,保温5 h,其具有良好的微波介电性能:介电常数(rε)为14.0,Q.f为83 276 GHz。     

铌酸锌陶瓷的低温烧结与介电性能

采用传统固相反应法合成ZnNb2O6陶瓷粉体。系统研究了添加不同含量V2O5对ZnNb2O6陶瓷的烧结特性及介电性能的影响。结果表明:其烧结温度降低到1 050℃,且当V2O5质量分数大于1.0%时有第二相ZnV2O6生成。添加V2O5后ZnNb2O6陶瓷的谐振频率温度系数向0方向偏移。当V2O5质量分数为1.0%的ZnNb2O6陶瓷在1 050℃烧结3h时,其介电性能为εr=28,tanδ=0.000 6,τf=-42.5×10-6/℃(在1 MHz下)。     

Pb/Bi复掺对Y2O3-2TiO2微波介质陶瓷性能的影响

研究了PbTiO3和Bi2Ti2O7复合掺杂对新型的具有中介电常数的Y2O3-2TiO2系微波介质陶瓷物相组成、介电性能和烧结温度的影响。结果表明,掺杂后的陶瓷材料主晶相仍为A2B2O7型烧绿石结构,未发现第二相,Bi3+和Pb2+共同占据Y3+所在的A位。Pb/Bi复合掺杂有效降低了陶瓷的烧结温度,当w(PbTiO3)=2%和w(Bi2Ti2O7)=8%时,烧结温度降低为1 260℃,且陶瓷具有较好的介电性能,即介电常数rε≈64,介质损耗tanδ≈3.6×10-3,品质因数与频率的乘积Q×f≈2 438 GHz。     

低温烧结Ba3Ti5Nb6O28陶瓷及其微波介电性能

研究了CuO助剂对Ba3Ti5Nb6O28陶瓷的烧结特性、微结构以及介电性能的影响。研究表明,适量CuO助剂能使Ba3Ti5Nb6O28陶瓷的烧结温度从1 300℃降到950℃以下。部分CuO会固溶于Ba3Ti5Nb6O28并改变其晶粒形状,出现少量长条状晶粒。随着CuO含量增加,介电常数(rε)无明显变化,品质因数与频率之乘(Q×f)值因固溶物的产生而下降,频率温度系数(τf)向负频率温度系数方向移动。w(CuO)为1%的Ba3Ti5Nb6O28样品,在920℃、2 h下,获得了介电性能较好的低温共烧陶瓷,其介电常数rε为41,Q×f=6 500 GHz,τf=4×10-6/℃。     

BaBi_(10)B_6O_(25)掺杂对CaZrO_3陶瓷介电性能的影响

研究了BaBi10B6O25掺杂量对CaZrO3陶瓷烧结性能、物相组成、介电性能和微观组织形貌的影响。结果表明,通过掺杂BaBi10B6O25,可使CaZrO3陶瓷的烧结温度由1 500℃降至1 000℃,且无第二相生成,相对密度达98%。当w(BaBi10B6O25)=7.5%时,CaZrO3陶瓷在1 000℃烧结3h获得良好的介电性能:介电常数εr=28,品质因数与频率之积Q·f=8 872GHz,频率温度系数τf=21×10-6/℃。     

烧结助剂LBZ对CaO-La_2O_3-TiO_2微波介质陶瓷掺杂改性研究

采用La2O3-B2O3-ZnO(LBZ)玻璃掺杂钙钛矿系CaO-La2O3-TiO2(CLT)微波介电陶瓷。运用XRD、SEM和微波介电性能测试等手段,研究了LBZ掺杂对样品烧结性能及微波介电性能的影响。结果表明,在CLT陶瓷中添加LBZ,有效促进CLT陶瓷烧结,使得CLT的烧结温度由1 350℃降低到950℃以下,同时保持较好的介电性能。当LBZ的质量分数为3%时,样品在950℃保温4h后烧结致密,并获得最佳微波性能,即介电常数εr=103.12,品质因数与频率的乘积Q×f=8 826GHz(f=3.03GHz),频率温度系数τf=87.52×10-6/℃。     

B2O3对BMT微波陶瓷结构及介电性能的影响

研究了w(B2O3)=0.5%～3.0%(质量分数)对Ba(Mg1/3Ta2/3)O3(BMT)微波介质陶瓷结构和微波特性的影响。实验结果表明,B2O3掺杂可促进烧结,当w(B2O3)=1%时,BMT陶瓷致密化烧结温度降至1 200℃左右,其表观密度ρ=7.306g/cm3,相对密度达到95.7%,同时,陶瓷体系获得了良好的介电常数εr=22.08,品质因数Q.f=88 000GHz(10GHz),频率温度系数τf=3.3×10-6/℃。