低温共烧陶瓷的结晶、多孔化和粉体合成

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LTCC可用于多层电子元件和模块的制造,具有优良的电学和力学性能,满足低频、数字、射频和微波器件的多芯片组装或单芯片封装的技术要求。   本课题分别对LTCC(A6M)的结晶、多孔性进行了研究,并探讨了LTCC微波介质材料的合成。   CaO-B203-Si02微晶玻璃陶瓷的结晶。CaO-B203-Si02微晶玻璃在830℃,850℃和870℃的热处理下可以形成稳定的CaSi03和Cal204结晶相。尽管纳米晶核CaSi03和CaB204在生瓷片中已预先存在,但是LTCC成核速率并不为零。DSC数据显示成核速率与温度密切相关,而且最大值发生在850℃。晶粒大小与时间的关系显示晶粒生长受扩散控制。晶粒大小分布最窄的曲线对对应的烧结温度为850℃,这说明高成核速率对形成晶粒分布均匀的显微结构是至关重要的。晶粒的粒子数密度在850℃时达到最大,使得结晶区域内晶粒间的距离及粒径最小。结晶相分数随着温度的升高一直变大。烧结温度830℃、850℃和870℃所对应的结晶相分数分别为0.48、0.54和0.69。   19%的NaOH水溶液,可以选择性地将LTCC中的玻璃相和CaB204腐蚀掉,使其形成只含有硅灰石(CaSi03)多孔层。表面反应活化能为111 KJ/mol。腐蚀温度低于40℃时,腐蚀为反应控制。随着温度升高,表面反应速率接近于传质速率,这时腐蚀过程对温度变化的敏感度降低。随着多孔层深度的变大,传质速率越来越小,腐蚀表现为扩散控制。经过腐蚀,多孔层气孔率为45.9%。根据MG混合定律,估算出多孔层介电常数与介质损耗分别为2.52-3.25和6.1×10-4~lO×l0-4,明显低于腐蚀前LTCC的介电常数5.9和介质损耗20×10-4。   采用融盐法合成出BaNd2Ti4012粉体,当BaC03,Nd203,Ti02原料按摩尔比1:1:4混合,BaNd2Ti4012与KCI的质量比为1.09:1时,在1000℃下煅烧保温15小时,可生成较纯的单相BaNd2Ti4012,BaNd2Ti40i2在球磨机械力的作用下容易发生分解。
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