微波烧结微波介质陶瓷的研究进展

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B2 O3、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Mg2 TiO4陶瓷用于多层电容器和微波谐振器,BaTiO3陶瓷用于多层陶瓷电容器(MLCC)和随机存取存储器(RAM),MgTiO3陶瓷用于微波滤波器、通信天线和微波频率全球定位系统,TiO2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LiAlSiO4基陶瓷、MgO-B2 O3-SiO2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.     

微波介质陶瓷制备技术研究进展

总结了近年来有关微波介质陶瓷制备新技术的研究成果.主要介绍了粉末制备技术、烧结技术、后处理技术等方面的研究进展.最后指出在微波介质陶瓷领域,应在不断探索新成分体系的同时,重视对化学制粉法和新型烧结技术的研究和开发.     

BaTi4O9微波介质陶瓷制备及低温烧结研究进展

微波介质陶瓷作为现代移动通讯中的关键基础材料,以其优异的介电性能已成为现代微波通讯技术的研究重点之一,而BaO-TiO2体系中的BaTi4O9微波介质陶瓷由于具有微波介电性能优异、制备工艺简单以及成本低等优点,已经成为微波介质陶瓷研究领域的热点.从BaTi4O9微波介质陶瓷的结构与性能入手,介绍了BaTi4O9陶瓷的制备工艺、方法及其在器件方面的应用,概述了BaTi4O9微波介质陶瓷在低温烧结方面的研究进展.     

常规烧结和微波烧结的钛酸钡陶瓷介电和铁电性比较研究

采用溶胶-凝胶法制备钛酸钡粉体作为原料,分别采用常规马弗炉和家用微波炉烧结成陶瓷,研究其晶体结构,比较了两种烧结方式制备的钛酸钡陶瓷的介电和铁电性。结果表明:溶胶-凝胶法制备的钛酸钡粉体为单一赝立方相;采用家用微波炉可烧结得到致密的、单一四方相的钛酸钡陶瓷;微波烧结制备的钛酸钡陶瓷在居里点处的介电峰值远低于常规烧结的钛酸钡陶瓷;微波烧结工艺可使钛酸钡陶瓷在低频下(<800 Hz)的介质损耗有一定程度的降低;微波烧结的钛酸钡陶瓷的剩余极化强度和矫顽场强较常规烧结小。     

微波烧结工艺制备陶瓷材料的研究现状

微波烧结作为一种陶瓷制备工艺,因其与传统烧结工艺相比体现出快速高效、节能环保等一系列优点而备受关注.主要介绍了采用微波烧结工艺制备陶瓷材料及陶瓷基复合材料的特点；在先驱体裂解、粉末烧结制备陶瓷材料方面对微波烧结工艺与传统烧结工艺进行比较,表明微波烧结工艺是一种极具潜力的技术；最后提出微波烧结工艺在未来发展过程中亟待解决的若干问题.     

(1-x)Ca0.61 La0.26 TiO3-xLa(Mg0.5 Ti0.5)O3陶瓷的微波烧结及微波介电性能研究

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℃,烧结时间缩...     

微波介质陶瓷TiO2的低温烧结研究进展

在制备多层微波元件过程中,从环保及制作成本方面考虑,为使用熔点较低的Ag(td=960℃)或Cu(td=1060℃)等贱金属作为电极材料,必须降低介质陶瓷的烧结温度;介绍了几类通过液相烧结降低致密化温度的TiO2基微波介质陶瓷,该类陶瓷的烧结温度已降至1000℃以下,并具有较好的应用前景.     

微波介质陶瓷的中低温烧结

综述了近年来微波介质陶瓷在低温烧结方面的研究进展.为降低微波介质陶瓷的烧结温度,传统的方法是添加氧化物或低熔点玻璃作为烧结助剂、采用化学合成方法和使用超细粉体作为起始原料.另外,发展具有低烧结温度的新的微波介质陶瓷材料体系也是一种有效的方法.     

微波等离子体技术在高技术新材料领域的应用

微波等离子体的研究已有三十多年的历史,近十年来的研究已使微波等离子体技术扎根于高技术新材料领域中。讨论了陶瓷微波等离子烧结技术、MPCVD制备金刚石薄膜和光导纤维、微波ECR制备纳米固体薄膜和微波刻蚀技术等。     

CaTiO3基微波介质陶瓷材料的研究进展

综述了CaTiO3基微波介质陶瓷的发展与研究现状,比较分析了CaTiO3、Ca1-xLn2/3x TiO3、CaO-Li2O-Ln2O3-TiO2与Ca(B1/23 B'1/25 )O3微波介质陶瓷的重要微波介电性能,讨论了Bi2O3、B2O3、ZnO等低熔点烧结助剂对CaTiO3基微波介质陶瓷结构、介电性能的影响以及该系陶瓷制备的新工艺,指出了目前急需解决的问题与今后的发展方向.     

微波低温烧结制备氮化铝透明陶瓷

微波烧结(Microwave Sintering)是一种新型、高效的烧结技术, 具有传统烧结技术无可比拟的优越性. 本文在不添加任何烧结助剂的前提下, 采用高纯微米级氮化铝(AlN)粉, 在1700℃/2h的微波低温烧结工艺条件下制备出透明度较高的AlN透明陶瓷. 分析结果表明, 采用微波低温烧结工艺制备的AlN透明陶瓷晶粒尺寸细小(<10μm), 晶粒发育完善且分布均匀, 晶界平直光滑且无第二相分布, 从而证明用微波烧结可以实现AlN透明陶瓷的低温烧结.     

x%V2O5+1.5%Li2CO3共掺杂Mg4Nb2O9陶瓷低温烧结及其微波介电性能

采用机械合金法制备了Mg4Nb2O9微波介质陶瓷,研究了添加V2O5和Li2CO3对其烧结性能、显微结构及微波介电性能的影响。结果表明:添加V2O5和Li2CO3可有效降低Mg4Nb2O9陶瓷烧结温度(940℃),获得亚微米级(0.86μm)微波介质陶瓷。1.50%V2O5和1.50%Li2CO3(质量分数)共掺杂Mg4Nb2O9陶瓷于940℃烧结获得良好微波介电性能:介电常数为12.7,品质因数为45028GHz,谐振频率温度系数为-7.65×10-5℃-1,有望成为新一代低温烧结基板材料。     

微波介质陶瓷Ca3LiNiV3O12的低温共烧结及性能研究

微波介质陶瓷在现代化的移动通信技术中发挥着越来越重要的作用,而多层片式结构是实现微波电路元器件进一步小型化的重要途径。多层片式结构需要实现微波介质陶瓷同高导电率的电极如Ag、Cu的共烧,然而Ag(961℃)、Cu(1064℃)的熔点相对陶瓷的烧结温度比较低。因此,在保证陶瓷材料良好介电性能的同时,寻找能够与Ag、Cu共烧的低温烧结的微波介质陶瓷将是今后发展的方向。我们研究了一种新的微波介质陶瓷Ca3Li Ni V3O12(CLNV),其最佳烧结温度在900℃,可以达到和熔点较低的Ag电极的共烧,共烧时样品和Ag电极界面处并没有界面反应和发生明显的扩散现象。CLNV陶瓷的相对介电常数εr=11.84;相对密度D=3.48g/cm3。     

低介电常数微波介质陶瓷研究进展

综述了国内外低介电常数微波介质陶瓷近10年来的研究进展,总结了低介电常数微波介质陶瓷的晶体结构、成分体系和烧结工艺等相互之间的制约关系,以及对介电性能影响的规律;归纳了研究中存在的问题,并对其它的低介电常数微波介质陶瓷也进行了简要介绍.最后展望了低介电常数微波介质陶瓷今后的发展方向.     

微波烧结BaZrxTi1-xO3陶瓷介电性能研究

采用微波烧结制备BaZrxTi1-xO3陶瓷并与常规烧结作对比,研究了微波烧结对材料晶体结构和介电性能的影响。结果表明,微波烧结在所需时间远远低于常规烧结的情况下,得到的样品在结晶度上明显优于常规烧结,微波烧结得到的陶瓷晶粒尺寸较常规烧结明显减小;介电温谱测试表明微波烧结所得陶瓷样品居里峰的峰强和峰宽都有所改变,此外,微波烧结得到的陶瓷弛豫现象也较常规烧结发生改变。     

LTCC微波介质陶瓷的研究进展

在介绍低温共烧陶瓷(LTCC)技术的基础上,阐述了LTCC技术对微波介质陶瓷的性能要求.综述了ZnO-TiO2、ZnNb2O6、Te基等常用的LTCC材料体系及超低温(≤700℃)烧结微波介质陶瓷体系.目前存在的问题是传统的降温方法很难实现材料高性能与低烧结温度的完美结合,因此在今后的发展中应致力于解决这一问题并研究开发LTCC系列化材料.另外,寻找新型固有烧结温度低的材料体系是未来发展的方向之一.     

微波等离子体烧结陶瓷的研究进展

从微波等离子体的特点、其应用于烧结陶瓷的特点及适用范围、主要烧结过程和实验装置等几个方面介绍了微波等离子体这一新型烧结技术.同时综述了近几年来微波等离子体新型烧结技术在陶瓷烧结方面的最新的应用研究进展.     

高频回旋管微波烧结纳米陶瓷研究

在高频回旋管微波烧结系统上进行纳米陶瓷烧结研究,制备出氧化锆单元及二元纳米陶瓷样品,对不同烧结工艺制备出的样品做了密度、硬度测试,利用XRD和扫描电镜分析陶瓷样品晶粒特性,以摸索适宜的烧结工艺.探讨了高频回旋管微波烧结纳米陶瓷的可行性.     

新型微波介质陶瓷材料与元件的研制

报告本课题组承担的863计划项目“新型微波介质陶瓷材料与元件的研制”，在实验工作中不仅采用传统的固相反应法而且利用共沉淀和水热合成等溶液反应技术，还采用凝胶浇注成型复杂形状的微波陶瓷元件，并利用流延成型技术制备大尺寸微波集成陶瓷基板等；研制成功具有高电容率和品质因子并接近于零的谐振频率温度系数的系列化微波介质陶瓷；开发成功多种微波介质元器件，包括：介质谐振器、介质滤波器、GPS片式天线、微波电容器、通信电缆滤波接头和微波集成基板等。     

MgTiO3基微波介质陶瓷的掺杂改性及低温烧结技术

阐述了MgTiO3基微波介质陶瓷材料掺杂改性的基本原则,系统介绍了τf补偿剂和低温烧结助剂的选用规律,总结概括了制备MgTiO3基微波介质陶瓷材料常用的添加剂的种类及其对材料性能的影响;重点评述了近年来MgTiO3基微波介质陶瓷材料掺杂改性的研究进展,并对目前MgTiO3基微波介质陶瓷存在的问题和今后研究发展趋势进行了展望.