3ZnO·B2O3陶瓷的低温烧结和微波介电性能

摘要

随着现代无线通信和微波器件小型化的快速发展，低温共烧陶瓷技术(Low Temperature Co-fired Ceramics,LTCC)作为一项极具前景的技术得到了极大的关注。为了保证数据信息能在电路基板上高速传输，通常要求LTCC基板材料具有低相对介电常数(εr～4–12)和高品质因数(Q×f>1,000GHz)。另外，为了实现与Ag共烧，基板材料还应具有低的烧结温度，一般低于900℃。
　　3ZnO·B2O3陶瓷具有非常好的微波介电性能，但是它的烧结温度稍高(950℃)。本文研究分别添加3ZnO·2B2O3(3Z2B)玻璃、15BaO·42.5ZnO·42.5B2O3(BZB)玻璃和CaTiO3来降低其烧结温度，并研究了这些烧结助剂对其烧结特性、相组成、微观结构和微波介电性能等的影响。
　　添加3Z2B玻璃对降低3ZnO·B2O3陶瓷的烧结温度的作用并不明显，虽然其的添加并未恶化陶瓷的微波介电性能。
　　添加5 wt％的BZB玻璃可以使陶瓷的烧结温度降低20℃左右且具有较好的微波介电性能。随着BZB玻璃的进一步添加，陶瓷的致密化温度会降低，但微波介电性能也会恶化。
　　添加6-12wt％的CaTiO3能有效地把陶瓷的烧结温度从950℃降低至840℃左右，这是由于CaTiO3和3ZnO·B2O3在820-840℃反应形成的CaO-ZnO-B2O3-TiO2玻璃促进了陶瓷的致密化过程。另外，在900℃以下，随着温度的升高Zn2TiO4和CaB2O4晶相从液相中析出，这减少了陶瓷中玻璃相的含量并提高了样品Q×f值。组成为(1-x)5ZnO·2B2O3-xCaTiO3(x=6-12wt％)的样品在840-880℃空气中烧结1小时后致密，并具有优良的微波介电性能：εr=7.2-8.1,Q×f>15,000GHz，τf=-60–-40ppm/℃(@6.4GHz)。最后，添加CaTiO3的3ZnO·B2O3陶瓷和银电极共烧时具有良好的化学兼容性，因此该陶瓷体系在LTCC基板领域具有广阔的应用前景。

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1 绪 论

1.1 引 言

1.2 低温共烧陶瓷技术概述

1.3 低温共烧陶瓷基板材料的性能要求

1.4 低温共烧陶瓷基板材料体系

1.5 本课题的提出和研究内容

2 实验步骤与测试方法

2.1 样品制备

2.2 样品测试

3 3Z2B玻璃添加对3ZnO·B2O3陶瓷性能的影响

3.1 引 言

3.2 烧结性能分析

3.3 微波介电性能

3.4 本章小结

4 BZB玻璃添加对3ZnO·B2O3陶瓷性能的影响

4.1 引 言

4.2 烧结性能分析

4.3 微波介电性能

4.4 本章小结

5 CaTiO3添加对3ZnO·B2O3陶瓷性能的影响

5.1 引 言

5.2 晶相分析

5.3 显微结构分析

5.4 烧结性能分析

5.5 微波介电性能

5.6 与银共烧特性

5.7 小结

6 结论与展望

6.1 结 论

6.2 展 望

参考文献

致谢

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