ZnO-TiO系微波介质陶瓷材料的制备与性能研究及其在MLCC中的应用

摘要

本论文通过XR分析研究不同预烧温度对ZriO-TiO2粉体六方钛铁矿结构的影响，得出800℃为体系的最佳预合成温度。通过掺杂少量的B2O3发现，陶瓷体的烧结温度降低到9000C以下，抑制ZnTiO3的分解。通过添加不同含量的TiO2和B2O3调整ZnTiO3陶瓷体系的介电性能，发现掺杂1.0wt.％ B2O3的ZnO+1.2TiO2陶瓷体系在900℃烧成，陶瓷材料具有较优良的介电性能：εr=26，Qxf34，890 GHz，τf=11 ppm/℃。
　　 XRD分析表明以碱式碳酸镁形式加进去的适量的MgO能够稳定六方钛铁矿结构，避免当烧结温度高于945℃时，(Zn1-xMgx) TiO3相分解生成(Zn，Mg)2TiO4和金红石TiO2。研究发现，掺杂x(MgO)=0.2时，能够得到含量最多的稳定的(Zn，Mg)TiO3相。添加少量的烧结助剂后，(Zn，Mg)TiO3-0.25TiO2体系在975℃烧成，具有较优良的介电性能：εr=28，Qxf=55，830GHz(5.78GHz)，τf=-0.6 ppm/℃。
　　 研究了将上述的两种材料做成多层片式瓷介电容器(MLCC)的情况，通过SEM观察瓷体与内电极共烧后的微观结构发现，两种瓷体均能与所使用的内浆匹配共烧，两种材料均能用于制造MLCC。其中，ZriO+l.2TiO2掺杂B2O3的材料烧成温度(900℃)较低，能与纯银浆共烧，然而陶瓷体的致密度不够，绝缘电阻较低，不能满足微波MLCC对瓷体的绝缘电阻的要求；而采用(Zn，Mg)TiO3-0.25TiO2做成的元器件，各方面的性能均较为优良，介质耐压大于2000V/5s，绝缘电阻率均大于1012Ω·m，电容温度系数在0±30ppm/℃以内。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 多层片式陶瓷电容器的现状与趋势

1.2 微波片式瓷介电容器的研究现状与进展

1.2.1 微波片式瓷介电容器的研究背景

1.2.2 微波片式瓷介电容器的国内外现状

1.3 微波介质陶瓷材料综述

1.3.1 微波介质陶瓷材料的分类

1.3.2 微波介质陶瓷材料的发展现状

1.3.3 ZnO-TiO2系微波介质陶瓷的研究现状

1.4 本论文的研究背景及内容

1.4.1 项目来源

1.4.2 本论文研究内容

第二章 实验方法

2.1 实验试剂

2.2 实验仪器

2.3 陶瓷粉体的制备与性能测试

2.3.1 实验过程与制备工艺

2.3.2 性能测试

2.4 微波片式瓷介电容器的制备及性能测试

2.4.1 微波片式瓷介电容器的制备工艺

2.4.2 主要性能测试仪器及条件

第三章 B2O3掺杂的ZnO-TiO2陶瓷介电性能研究及其应用

3.1 ZnO-TiO2系统的简介和课题研究设计

3.2 预处理工艺对基料性能影响的研究

3.2.1 预处理工艺机理分析

3.2.2 预烧温度对ZnO-TiO2粉体六方钛铁矿结构的影响

3.3 不同含量TiO2对系统介电性能的影响

3.4 不同含量B2O3对ZnO+1.2TiO2系介电性能的影响

3.4.1 陶瓷的物相分析

3.4.2 陶瓷的热重分析

3.4.3 陶瓷的体积密度分析

3.4.4 陶瓷的显微结构分析

3.4.5 陶瓷的介电性能分析

3.5 B2O3掺杂的ZnO-TiO2陶瓷在MLCC中的应用

3.5.1 B2O3掺杂的ZnO-TiO2陶瓷与内电极共烧分析图

3.5.2 将B2O3掺杂的ZnO-TiO2陶瓷制成的MLCC的电性能

3.6 本章小结

第四章 ZnO-MgO-TiO2陶瓷微波介电性能研究

4.1 引言

4.2 预处理工艺对基料组成含量影响的研究

4.2.1 对粉料预烧工艺的分析

4.2.2 不同预烧工艺对ZnO-TiO2粉体六方钛铁矿结构的影响

4.3 不同含量MgO对ZnO-TiO2体系的影响

4.3.1 陶瓷的物相分析

4.3.2 陶瓷的显微结构分析

4.3.3 陶瓷的介电性能分析

4.4 本章小结

第五章 Zn0.8Mg0.2TiO3-TiO2复合陶瓷的介电性能研究

5.1 研究背景与目的

5.2 不同含量TiO2对Zn0.8Mg0.2TiO3体系的影响

5.2.1 陶瓷的物相分析

5.2.2 陶瓷的显微结构分析

5.2.3 陶瓷的介电性能分析

5.3 烧结温度对复合陶瓷体系的影响

5.3.1 陶瓷的显微结构分析

5.3.2 不同烧结工艺对体系性能的影响

5.4 本章小结

第六章Zn0.8Mg0.2TiO3-TiO2复合陶瓷在MLCC中的应用

6.1 MLCC的构造

6.2 MLCC的材质分类

6.2.1 材质分类

6.2.2 各材质间性能比较

6.2.3 各材质基本特性及应用

6.3 MLCC的制造与性能研究

6.3.1 不同内浆与瓷体共烧

6.3.2 不同端浆与瓷体共烧

6.3.3 不同内部结构对电容量的影响

6.3.4电容量与自谐振频率的关系

6.3.5 自制MLCC的电性能研究

6.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士期间发表与学位论文内容相关的研究成果

致谢