论文部分内容阅读
随着通讯电子设备偏向便携式和小型化的发展趋势,处于核心基础材料的微波介电陶瓷是现今人们关注的焦点。LTCC技术具有能将低电阻率(Ag,Cu等)金属导体和陶瓷基体材料在低温度下共烧成的优点,从而满足无源集成设备的要求。在本文中,基于Zn0.9Mg0.1TiO3(Z9M1)+10TiO2+3%ZBS(ZnO-B2O3-SiO2玻璃)陶瓷在960℃时烧结时陶瓷表面出现大量的未知杂相的问题,首先对未知杂相的物相组成、微观形貌和元素含量进行分析,并结合ZBS的相图得到出现的杂相主要成分是ZnB2O4氧化物。为了避免ZnB2O4氧化物在陶瓷中的出现,实验采取两种解决方案,一种方案是在ZBS玻璃中加入5%的(Na、Mg、Ca、K、Ba)等碱金属和碱土金属,通过对改性后的玻璃进行DSC和影像烧结测试,发现掺入K和Na元素有助于玻璃软化点温度的降低。掺入Ca元素的ZBS玻璃能够使Z9M1陶瓷表面的杂相减少,并能在960℃能够得到优秀的微波性能εr=26.45,Q×f=41549GHz,τf=-4.1ppm/℃。另一种方案是通过改变Zn:B:Si的比例来对ZBS玻璃改性,对改变配方后的玻璃进行DSC测试后发现在Zn:B:Si的比例为5:4:1时,玻璃开始软化温度达到最低为815.3℃。在加入该比例的ZBS玻璃在960℃得到的陶瓷表面光滑无杂相并且陶瓷的微波性能达到较佳:εr=26.44,Q×f=39423GHz,τf=-4.1ppm/℃。然后通过掺入不同摩尔比的Zn0.15Nb0.3Ti0.55O2(ZNT)对Z9M1+3ZBS陶瓷在900℃烧结后陶瓷样品的XRD精修,陶瓷的τf值的变化受到陶瓷中的MgO6氧八面体的畸变的影响,更重要的是,第二相含量的变化对τf值的变化影响占主导作用。当掺入量x=0.175时,在烧结温度900℃保温4h下得到最佳的陶瓷性能:εr=26.14,Q×f=27184GHZ,τf=-3.46ppm/℃。最后对掺入不同含量TiO2的Zn0.8Mg0.2TiO3(Z8M2)+3ZBS在900℃烧结后的陶瓷做了XRD、SEM以及微波性能的测试,结果发现掺入5%的TiO2能够使Z8M2陶瓷在900℃下保温4h得到的最优性能:εr=20.95,Q×f=25322GHZ,τf=-30.32ppm/℃。