微波介电性能

摘要： 随着通信行业的发展,尤其是5G商用时代的来临,微波介质陶瓷的开发与探索成了近年来的研究热点。目前通常采用常压固相烧结的方式来制备微波介质陶瓷,但烧结温度较高、加热速度慢,且烧结时间过长,不仅会导致资源的损耗,还可能导致晶粒的异常长大。为了降低陶瓷材料的烧结温度,通常会添加烧结助剂,如B_(2)O_(3)、CuO等,但加入烧结助剂会引入第二相从而影响微波介电性能。作为一种高效的烧结方法,微波烧结技术是在烧结过程中通过微波与材料粒子的相互作用或微波与基本微观结构耦合产生的热量进行加热,不仅能降低烧结温度、缩短烧结时间,还能改善材料的显微组织,因此,近年来微波烧结成为研究者关注的焦点。采用微波烧结制备的微波介质陶瓷在各个领域中都有应用,如Mg_(2)TiO_(4)陶瓷用于多层电容器和微波谐振器,BaTiO_(3)陶瓷用于多层陶瓷电容器(MLCC)和随机存取存储器(RAM),MgTiO_(3)陶瓷用于微波滤波器、通信天线和微波频率全球定位系统,TiO_(2)陶瓷用于电容器和低温共烧陶瓷基板等。不仅如此,采用微波烧结制备的微波介质陶瓷还表现出优异的化学稳定性和力学性能,如LiAlSiO_(4)基陶瓷、MgO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)基陶瓷等在多层陶瓷基板与微波集成电路中都有广泛的应用。微波烧结技术为制备优异的材料提供了可能,还可用于在各种粉末的制备,实现性能的进一步提升。本文综述了微波烧结制备微波介质陶瓷的研究进展,总结了常规烧结和微波烧结对材料性能的影响,并指出采用微波烧结制备的微波介质陶瓷目前存在的问题与发展趋势。

摘要： 考察了复合添加剂0.4%CuO-0.5%TiO_(2)-0.1%Nb_(2)O_(5)(均为质量分数,下同)掺杂Al_(2)O_(3)陶瓷材料的显微结构和微波介电性能。结果表明,添加量为1%(质量分数)的0.4%CuO-0.5%TiO_(2)-0.1%Nb_(2)O_(5)复合添加剂可以有效地降低Al_(2)O_(3)陶瓷的烧结温度;1150°C时烧结的样品显微结构均匀且相对密度可以达到96%;随着烧结温度升高材料密度也随之增大,但是出现了晶粒异常长大以及杂相物质聚集现象;这种低温烧结的Al_(2)O_(3)陶瓷材料具有较高的Q×f值(Q为品质因数,f为谐振频率),在1150°C下烧结样品的最大Q×f值为64632 GHz,讨论了低温下Al_(2)O_(3)陶瓷材料致密化的原因,及其异常的晶粒长大行为和微波介电性能的变化趋势。

摘要： 针对MgTiO_(3)微波介质陶瓷存在烧结后容易产生第二相,且损耗较大等问题,本文在掺杂Zn^(2+)的同时采用非化学计量比的条件下,对(Mg_(0.95)Zn_(0.05))_(1+δ)TiO_(3+δ)(-0.1≤δ≤0.3)陶瓷的显微结构和微波介电性能进行研究。结果表明:非化学计量比的改变对材料的介电常数和谐振频率温度系数影响不大,却能很大程度上改变品质因数Qf。(Mg_(0.95)Zn_(0.05))_(1+δ)TiO_(3+δ)陶瓷在0≤δ≤0.2的很大范围内保持了MgTiO_(3)单相,且在1365°C烧结下,获得了最大的品质因数Qf=166000 GHz,此时,相对介电常数ε=16.5,谐振频率温度系数τ=-37.2×10^(-6)°C^(-1)。相对于纯MgTiO_(3)陶瓷,品质因数明显提高。

摘要： 采用固相反应法制备了0.7CaTiO3-0.3Sm1-xAlO3(CTSA,0≤x≤0.1)微波介质陶瓷,研究了Sm缺位对CTSA陶瓷的晶体结构、微观形貌以及微波介电性能的影响.结果表明,制备的CTSA陶瓷均为正交钙钛矿结构.少量的Sm缺位能够降低CTSA陶瓷的烧结温度,晶粒尺寸增加,同时气孔率增大,陶瓷的Q×f值也有显著提升.当x=0.025、烧结温度为1450°C时,CTSA陶瓷具有最佳微波介电性能:εr=45.2,Q×f=47280GHz和τf=+4.8 ppm/°C.

摘要： 采用表面改性、物料混合、压延成型、高温真空热压烧结工艺,得到了不同含量玻璃纤维(GF)增强聚四氟乙烯(PTFE)/二氧化硅(SiO2)复合基板材料,考察分析了GF含量对复合材料微观形貌、密度、吸水率、拉伸性能、压缩性能以及微波介电性能的影响情况.结果表明,随着GF含量的增加,PTFE/SiO2复合材料的密度逐渐减小,吸水率和损耗因子逐渐增大,拉伸模量、压缩模量和相对介电常数呈现出先增大后减小的趋势.当PTFE/SiO2复合材料中加入2％ 的GF时,复合材料具有良好的综合性能,密度为2.085 g/cm3,吸水率为0.094％,拉伸模量为1351 MPa,压缩模量为1643 MPa,相对介电常数为2.93,损耗因子为1.04×10–3.

摘要： 采用微波烧结制备(1-x)Ca0.61La0.26TiO3-xLa(Mg0.5Ti0.5)O3[x=0.35～0.60,(1-x)CLT-xLMT]微波介质陶瓷,研究烧结工艺和成分配比对其物相组成、显微结构和微波介电性能的影响.结果表明,与常规烧结相比,(1-x)CLT-xLMT陶瓷的微波烧结温度低100°C,烧结时间缩短5/6;(1-x)CLT-xLMT陶瓷均形成了钙钛矿结构,随着x的增大其介电常数ε呈下降的趋势,Qf值则先增大至28038 GHz后降至6940 GHz,谐振频率温度系数τf不断减小.当x=0.40时其综合微波介电性能较佳:ε=47、Qf=19257 GHz、τf=7.9×10-6/°C,(1575°C,30 min).可应用于移动通讯领域.

摘要： 高介电常数聚合物基微波介质材料同时具有较高的介电常数与良好的机械性能,拥有广阔的应用前景.本研究通过溶胶凝胶法在纳米银分散液中将钛酸四丁酯水解,制备了不同Ag/TiO2摩尔比的Ag@TiO2核壳颗粒,并作为填料与聚四氟乙烯(PTFE)复合制备出Ag@TiO2/PTFE复合材料.通过X射线衍射分析、扫描电镜形貌分析、EDS分析等测试手段对实验样品形貌、组分进行了分析.采用核壳结构制备的Ag@TiO2颗粒与PTFE复合后,样品的介电常数与损耗随Ag@TiO2填充比例升高而递增,在填充比例为60％体积分数下可以制备出介电性能与导热性能俱佳、与金属相容性良好的微波介电材料.测试结果表明,在该比例下样品同时具有高介电常数(25.22)、低介电损耗(5.2×10-3)、较高的热导率(1.367 W/(m·K))和较低的线膨胀系数(25.6×10-6/°C),可以满足微波无源器件轻量化、小型化的应用需求.

摘要： MgTiTa_(2)O_(8)微波介质陶瓷具有适中的介电常数以及较高的Q×f值,但其τf值偏大,无法应用到实际的器件中。为改善MgTiTa 2O 2微波介质陶瓷性能,采用传统固相反应法制备Mg(Ti 1-x Zr x)Ta 2 O 8(x=0.2,0.4,0.6,0.8)微波介质陶瓷材料,并研究了Zr 4+取代Ti 4+对MgTiTa_(2)O_(8)微波介质陶瓷微观结构以及微波介电性能的影响。结果发现,随着Zr 4+掺杂量的逐渐增加,陶瓷内部结构按以下顺序发生变化:三金红石结构—三金红石结构与锰钨矿结构共存—锰钨矿结构。相比于纯MgTiTa_(2)O_(8)微波介质陶瓷,当x=0.4时,材料的温度系数有所改善,为9.6×10^(-6)/°C。在1350°C烧结温度下获得了MgTi 0.6 Zr 0.4 Ta 2 O 8微波介质陶瓷材料,表现出优异的微波介电性能:εr=31,Q×f=30544 GHz,τf=9.6×10^(-6)/°C。

摘要： MgTiTa2 O8微波介质陶瓷具有适中的介电常数以及较高的Q×f值,但其τf值偏大,无法应用到实际的器件中.为改善MgTiTa2 O2微波介质陶瓷性能,采用传统固相反应法制备Mg(Ti1-xZrx)Ta2 O8(x=0.2,0.4,0.6,0.8)微波介质陶瓷材料,并研究了Zr4+取代Ti4+对MgTiTa2 O8微波介质陶瓷微观结构以及微波介电性能的影响.结果发现,随着Zr4+掺杂量的逐渐增加,陶瓷内部结构按以下顺序发生变化:三金红石结构—三金红石结构与锰钨矿结构共存—锰钨矿结构.相比于纯MgTiTa2 O8微波介质陶瓷,当x=0.4时,材料的温度系数有所改善,为9.6×10-6/°C.在1350°C烧结温度下获得了MgTi0.6Zr0.4Ta2O8微波介质陶瓷材料,表现出优异的微波介电性能:εr=31,Q×f=30544 GHz,τf=9.6×10-6/°C.

摘要： 采用传统固相反应法制备0.94Li_(2)Zn_(3)Ti_(4)O_(12)-0.06CaTiO_(3)(LZT-CT)复合陶瓷,采用高温熔融法制备ZnO-B_(2)O_(3)(ZB)玻璃;以ZB玻璃为烧结助剂,研究了添加不同质量分数(x=0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%)的ZB玻璃对LZT-CT复合陶瓷的烧结特性、物相组成、微观结构以及微波介电性能的影响。结果表明:ZB玻璃能有效地将LZT-CT复合陶瓷的烧结温度从1 175°C降低到875°C,并促进了LZT-CT复合陶瓷的致密化。当ZB玻璃掺量x≤2.5%时,LZT-CT复合陶瓷中除了LZT、CT相,没有出现其他新相。随着ZB玻璃添加量增加,复合陶瓷的体积密度、介电常数(εr)、品质因数(Q×f)均先增加后减小,谐振频率温度系数(τf)变化不大,在(-2.25~4.51)×10^(-6)/°C波动。当ZB玻璃掺量为2.0%时,LZT-CT复合陶瓷在875°C烧结2 h,获得最大体积密度(4.22 g/cm^(3))以及优异的微波介电性能,εr=23.9,Q×f=58 595 GHz,τf=-0.14×10^(-6)/°C。

摘要： 采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了铁掺杂o-Cr7C3的电子结构和微波介电性能.结果表明:o-Cr7C3中铬原子3d、4s和4p轨道发生杂化,形成的杂化轨道上的电子与碳的不等性sp3杂化轨道电子配对成离域性缺电子共价键,从而形成Cr-C-Cr化学键链组成的共价键网;铁原子掺杂o-Cr7C3后,发现材料微波介电性能与晶体共价键键强和金属反键密切相关.o-Cr7C3电子结构的准确认识有助于材料微波介电性能的理解,将对微波能源的利用与控制起到一定作用.

摘要： 采用固相烧结法，研究了不同温度和配方Bi2O3-TiO2-TeO2体系陶瓷的低温烧结情况，研究了产物物相、微观结构和微波介电性能。研究表明，配方A(Bi2O3:TiO2:TeO2=1:3:1)在800°C以上煅烧可制备出较纯净的Bi6Ti5TeO22，配方B (Bi2O3:TiO2:TeO2=1.025:3:1)在700°C以上煅烧可制备纯净的Bi2Ti3TeO12粉末。所得Bi6Ti5TeO22和Bi2Ti3TeO12粉末都能在750~900°C度实现低温烧结。配方B在750°C烧结的介电性能较好，εr=32.5，介电损失为0.20％(100MHz)。

摘要： 研究了B2O3助烧剂对(Zn0.5Mg0.5)Nb2O6陶瓷的烧结温度、微观结构、相结构及微波介电性能的影响。结果表明，助烧剂B203的添加有助于降低(Zn0.5Mg0.5)Nb2O6陶瓷的烧结温度，可以将(Zn0.5Mg0.5)Nb2O6陶瓷的烧结温度降低到950°C。其中掺杂2％B2O3(质量分数，下同)的(Zn0.5Mg0.5)Nb2O6陶瓷，在950°C烧结可获得结构致密的烧结体，并且具有较佳的介电性能:εr=20.7，Q×f=60156 GHz。

摘要： 研究了Zn取代对(Mg1-xZnx)2TiO4陶瓷微波介电性能及击穿场强的影响,在此基础上,进一步探讨了锌硼玻璃掺杂对(Mg0.9Zn0.1)2TiO4结构和性能的影响.采用XRD和SEM等方法对材料的相结构和微观组织结构进行了研究.结果表明:Zn取代可有效地降低材料的损耗、提高材料的致密性;锌硼玻璃掺杂有促进烧结、降低烧结温度的作用;当(Mg0.9Zn0.1)2TiO4中添加质量分数为2％的锌硼玻璃在1300°C烧结可得到较好的介电性能:εr =13.93,Qf=119835 GHz,1275°C烧结的陶瓷可获得最佳的耐压特性Eb=40.64 kV/mm.

摘要： 采用传统的固相法合成了(1-x)Ba4LiNb3O12-xBaTiO3 (x=0～0.40)钙钛矿陶瓷.通过XRD,Raman,SEM以及电学测试对材料的结构和性能进行表征.XRD和Raman结果表明,Ti4+不利于六方相的稳定,一旦出现,部分或全部六方相即转变为立方相.随着x增大,陶瓷的介电常数(εr)逐渐增加,品质因数(Q×f)逐渐降低,频率温度系数(τf)逐渐增加.立方相陶瓷与六方的相比,有较高的εr,较低的Q×f和较大的τf.讨论了六方相的稳定性以及结构与性能之间的关系.

摘要： 采用燃烧合成法,以硅粉和炭黑为原料、固态氮化剂α-Si3N4为掺杂剂及聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)为化学活性剂,制备N掺杂的β-SiC粉体吸收剂.通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜对燃烧产物进行了表征.结果表明:PTFE含量为10wt％时,燃烧产物中β-SiC的纯度较高,具有较好的颗粒形貌.利用矢量网络分析仪测试了样品在8.2～12.4 GHz频率范围的微波介电常数,10wt％ PTFE样品显示了最大的介电常数实部ε′、虚部ε″和损耗角正切tanδ.

摘要： 在AB2O6型化合物中，ZnTa2O6陶瓷具有优异的微波介电性能，但其却具有较高的烧结温度，为1400°C。为了寻求有效途径来降低ZnTa2O6陶瓷的烧结温度，本文采用柠檬酸盐溶胶凝胶法合成了ZnTa2O6纳米陶瓷粉体。利用XRD和SEM等测试技术系统研究了干凝胶前躯体的热分解过程、ZnTa2O6纳米陶瓷粉体的晶体结构和显微形貌特征。并对合成工艺过程中柠檬酸的用量(柠檬酸与金属阳离子的比例CA/Ta)进行了探讨。研究结果表明，当合成温度为900°C时，可以获得单相ZnTa206纳米陶瓷粉体，CA/Ta对所获得ZnTa2O6纳米陶瓷粉体的粒度有较大的影响，当CA/Ta=3时，干凝胶经900°C煅烧，可以获得最小粒度的ZnTa206纳米陶瓷粉体，为30nm。

摘要： 采用传统陶瓷制备工艺,制备了添加10 wt%NCB(Na2O-CaO-B3O3)复合氧化物的Ca1-x(Li1/2Sm1/2)xTiO3(x=0.700～0.875)(CLST-x)体系陶瓷,研究了添加NCB后CLST-x体系的晶相组成、显微结构、烧结性能及微波介电性能与组成关系.研究结果表明,添加复合氧化物NCB后,CLST-x体系各组成主晶相仍呈斜方钙钛矿结构,没有其它杂相.添加10wt%NCB后,CLST-x体系陶瓷均可在950°C下烧结致密,在此温度下材料具有较佳的微波介电性能,其中CLST-0.875陶瓷在950°C保温5 h烧结后具有良好的微波介电性能:εr=63.6,Qf=1591 GHz,τ f=0 ppm/°C,可满足高介多层微波器件的设计要求.

摘要： 以硅粉(Si)和炭黑(C)为原料、聚四氟乙烯(PTFE)为助燃剂、铝粉(Al)为掺杂源，在低压氮气气氛中通过燃烧合成的方法制备出Al掺杂β-SiC粉体。用XRD、SEM和EDS对其进行了表征，同时在频率8.2~12.4GHz范围内对其进行介电常数的测试。结果表明未掺杂Al时生成富碳β-SiC粉体;当掺杂Al时并未生成AlN-SiC固溶体，而是Al原子进入到碳化硅晶格中占据硅的位置形成了Al/SiC固溶体，引起β-SiC晶格常数的逐渐增大。当Al掺杂含量为5mol％时晶粒最小，同时出现了Al2O3杂质相，但是其介电常数实部和介电损耗达到最大值，同时对Al对β-SiC介电损耗的影响进行了讨论。

摘要： 以ZnNb2O6为前驱体,通过固相反应合成了(1-x)CaTiO3-xCa(Zn1/3Nb2/3)O3体系微波介质陶瓷.对固溶体进行了结构与性能测试,研究了体系结构与性能随组份变化规律.结果表明,由于Zn,Nb对Ti的B位取代增大了B-O八面体的倾斜角,从而导致随着Ca(Zn1/3Nb2/3)O3含量从0.2增加至0.8,介电常数从109减小为49,Q×f值从8340GHz增至13200GHz,频率温度稳定系数由321ppm/°C降为-18ppm/°C.在x=0.7时获得εr≈56,Q×f≈11500GHz,τf≈-5ppm/°C的最佳性能.

摘要： 本发明公开了一种介电系数微波测量装置及其构成的介电系数微波测量系统，所述测量装置包括同轴结构的外导体、内导体及位于内外导体之间的绝缘介质，同轴结构在轴向分为直圆柱测量段和两侧直径渐变收缩的阻抗匹配过渡段，阻抗匹配过渡段的端口设计有使本装置接入测量系统的同轴接口，构成同轴测量段的外导体中间直圆柱段设计有供盛装待测介电系数物质的试管插入的安装孔，内导体于试管插入处断开。所述测量系统，包括微波信号源、环行器、双定向耦合器、介电系数微波测量装置、定向耦合器、匹配负载、检波器、放大器、A/D模数转换器和计算机。采用本发明进行介电系数测试，具有实时、准确的特点，特别适用于液体、粉状物质的介电系数测量。

摘要： 本发明公开了片状微波介质材料的多频点介电性能高速测试系统及方法，测试系统包括网络分析仪、厘米波谐振器和毫米谐振器，所述网络分析仪的第一信号输出端通过第一同轴电缆和第一天线连接，所述第一天线和厘米波谐振器连接，所述网络分析仪的第二信号输出端通过第二同轴电缆和第二天线连接，所述第二天线和毫米谐振器连接；通过两种高次模谐振腔体可有效实现5G应用场景频段下的厘米波频段和毫米波频段的介电性能测试，利用该系统可以有效地实现片状微波介质材料的介电性能自动化测试，通过设计的高次模谐振腔体，两款腔体实现了五个频点的介电性能测试。

摘要： 发明公开了低烧结温度介电性能可调的微波介质陶瓷及制备方法，其化学通式为Pr

摘要： 本发明公开了一种介电系数微波测量装置及其构成的介电系数微波测量系统，所述测量装置包括同轴结构的外导体、内导体及位于内外导体之间的绝缘介质，同轴结构在轴向分为直圆柱测量段和两侧直径渐变收缩的阻抗匹配过渡段，阻抗匹配过渡段的端口设计有使本装置接入测量系统的同轴接口，构成同轴测量段的外导体中间直圆柱段设计有供盛装待测介电系数物质的试管插入的安装孔，内导体于试管插入处断开。所述测量系统，包括微波信号源、环行器、双定向耦合器、介电系数微波测量装置、定向耦合器、匹配负载、检波器、放大器、A/D模数转换器和计算机。采用本发明进行介电系数测试，具有实时、准确的特点，特别适用于液体、粉状物质的介电系数测量。

摘要： 本发明公开了一种低温烧结高介电性能95Al2O3微波介质陶瓷及其制造方法。其特点是以95.0wt%高纯Al2O3粉体为主要原料加上5.0wt%由适量Nb2O5、CuO、ZrO2混合而成的烧结助剂，混合均匀并成型后，放入马弗炉中，在950~1025°C下烧结2‑5h，即可得到高致密度、高介电性能的95Al2O3微波介质陶瓷（相对密度≥98%，介电常数：9.6~9.9，Q×f值：13000GHz~16000GHz）。本发明可以在较低温度下获得高致密度、高介电性能的95Al2O3微波介质材料，且工艺简单、操作方便，有利于降低成本和大规模生产，同时对减少能源消耗、保护环境可持续发展有着重要的意义。

摘要： 本实用新型公开了一种介电系数微波测量装置及其构成的介电系数微波测量系统，所述测量装置包括同轴结构的外导体、内导体及位于内外导体之间的绝缘介质，同轴结构在轴向分为直圆柱测量段和两侧直径渐变收缩的阻抗匹配过渡段，阻抗匹配过渡段的端口设计有使本装置接入测量系统的同轴接口，构成同轴测量段的外导体中间直圆柱段设计有供盛装待测介电系数物质的试管插入的安装孔，内导体于试管插入处断开。所述测量系统，包括微波信号源、环行器、双定向耦合器、介电系数微波测量装置、定向耦合器、匹配负载、检波器、放大器、A/D模数转换器和计算机。采用本实用新型进行介电系数测试，具有实时、准确的特点，特别适用于液体、粉状物质的介电系数测量。

摘要： 本发明公开了一种改善Li3Mg2SbO6陶瓷烧结特性和微波介电性能的方法，采用传统固相工艺，通过在Li3Mg2SbO6基体中引入Sb位晶格缺陷，Sb位晶格缺陷及氧空位活化了其晶格结构，不仅可改善其烧结特性(抑制Li3Mg2SbO6陶瓷开裂、降低其烧结温度)，而且可改善其微波介电性能(Q×f最高提升约170％)，其介电常数为9.5～11.0，品质因数Q×f为41700～86300GHz，谐振频率温度系数为‑12.7～‑7.9ppm/°C。本发明方法所用原料来源丰富、成本低廉，制备工艺简单，有利于工业化生产，所得陶瓷材料可广泛应用于微波介质基板、滤波器、天线等微波器件的制造。

摘要： 本发明公开了一种通过镁铌组分调控微波介电性能的钛酸锂基微波介质材料，目标合成物表达式为Li

摘要： 本发明公开了一种提高中介电常数微波介质陶瓷微波介电性能的方法，其化学式为：Ba[(Co

摘要： 本发明提供的微波介电陶瓷，包括若干微观单元，所述微观单元包括主晶相和用于调整所述主晶相的微波介电特性的调质修饰相，通过使调质修饰相包裹在主晶相的外表面，既能够通过调质修饰相对主晶相的微波介电特性进行调整，使微波介电陶瓷具有较好的微波介电性能的同时，又能够使微波介电陶瓷具有很高的致密性；本发明提供的微波介电陶瓷的制作方法，通过分别煅烧主晶相和用于调整主晶相的微波介电特性的调质修饰相，将主晶相和调质修饰相按比例混合后在介于调质修饰相的烧结温度和主晶相的烧结温度之间的温度下烧结，得到微波介电陶瓷，该方法能耗低成本低，能够避免烧结时主晶相发生反应的现象，使微波介电陶瓷的微波介电性能更加稳定。