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.     

B2O3对BaO-Sm2O3-TiO2微波介质陶瓷性能的影响

为了满足微波器件小型化的需要,开发高介电常数的低温烧结微波介质材料成为一种趋势.采用复合掺杂低熔点氧化物来降低BaO-Sm2O3-TiO2系(BST)微波介质陶瓷的烧结温度,通过X射线衍射和扫描电子显微镜分析其物相组成和显微结构,用阻抗分析仪测量了陶瓷材料的介电性能.结果表明:在Ba4(Sm1-0.15Bi0.15)28/3Ti18O54的基质陶瓷材料中,复合掺杂3%的ZnO和2%的B2O3时,其烧结温度为1060℃,得到的BST微波介质陶瓷的介电性能为:εr≈64,tanδ≈1.2×10-3,τf=-8.3×10-5/℃.     

Si3N4/W高温共烧陶瓷的制备与研究

氮化硅陶瓷具有良好的热导率与优异的力学性能，在大功率电子器件中具有较好的应用前景。实现氮化硅陶瓷与金属的高温共烧对其在电子器件中的应用具有重要意义。高温共烧技术常用氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷和氮化铝陶瓷作为基板材料，鉴于此，本工作以氮化硅陶瓷为基板材料，结合流延成型、丝网印刷以及高温共烧技术制备氮化硅多层共烧组件，探究烧结助剂(Er₂O₃)含量对氮化硅陶瓷性能的影响，并对氮化硅多层组件脱粘工艺、界面结构与成分和导电性能进行分析与讨论。结果表明：Er₂O₃含量为9%(质量分数，下同)时，可得到相对密度、收缩率、热导率和抗弯强度分别为95.35%、10.33%、69.94 W/(m·K)和(807.33±10.34) MPa的氮化硅陶瓷。适用于氮化硅多层组件的脱粘工艺为：在真空下以1℃/min的速率升温到600℃并保温1 h。共烧后氮化硅多层组件中的W层厚度约为7μm, W层与陶瓷层界面明显，既存在机械互锁型结构，也有界面反应发生，产物为W₅Si₃。组件的薄层方阻...     

金属膜电极层对Na2O-PbO-Nb2O5-SiO2玻璃陶瓷电容器电性能的影响

玻璃陶瓷电容器内电极结构及界面形貌对电性能有重要影响.采用磁控溅射法在介质层与银浆料电极间分别制备了Pt、Au、Cu和Ag金属膜内电极层,研究此电极层对Na2O-PbO-Nb2O5-SiO2玻璃陶瓷电容器电性能的影响.与单层浆料的电极结构相比,引入Pt、Au金属膜可以更有效地改善电性能:等效电容值增加25%,漏电流降低一个数量级.由SEM结果可知:Pt、Au、Cu膜与玻璃陶瓷紧密的界面接触能够抑制银向介质中扩散;然而,采用单层银浆料或引入Ag金属膜的样品界面多孔且银扩散严重.以上分析表明:Pt、Au金属膜电极层能够改善玻璃陶瓷电容器界面微观结构,有效抑制银的扩散,提高整体电性能.     

功能陶瓷材料研究的若干进展

本文介绍了几种典型铁电、压电陶瓷及其多层片式元件应用研究的若干新进展。基于过渡液相烧结机制的压电陶瓷材料具有烧结温度低、压电常数和介电常数高，介质损耗低等诸多优点。低烧多层压电变压器(MPT)以其低驱动电压、小体积、高升压比、薄型片式化等优点在液晶显示背光电源等方面获得应用。多层压电变压器及其背光电源具有高功率密度、高转换效率、薄型化和低成本等特点，通过有限元分析和多普勒激光扫描测振仪对MPT的振动模态与机电谐振特性等进行了分析与测定，为结构与性能优化提供了理论与实验依据。研究了钛酸钡基高介电常数温度稳定型多层陶瓷电容器(MLCC)及薄层贱金属内电极MLCC的关键材料组成以及制备技术，基于缺陷化学原理和无晶粒长大的致密化烧结动力学，通过调控受、施主掺杂和两段法烧结工艺，制备了在还原气氛烧结亚微米／纳米晶钛酸钡基陶瓷及其细晶化贱金属内电极MLCC。研究了多层复合功能陶瓷共烧行为、异质界面互扩散、致密化速率调控机制及共烧匹配技术，借助于差热膨胀仪研究了铁电陶瓷介质和内电极共烧失配的动力学根源，为制备高可靠的MLCC等多层元器件提供实验与理论依据。介绍了压电陶瓷超声微马达的结构与特性。     

功能陶瓷材料研究的若干进展

本文主要介绍几种典型的铁电、压电陶瓷及其多层片式元件应用研究的若干新进展.基于过渡液相烧结机制的压电陶瓷材料具有烧结温度低、压电常数和介电常数高,介质损耗低等诸多优点.低烧多层压电变压器(MPT)以其低驱动电压、小体积、高升压比、薄型片式化等优点在液晶显示背光电源等方面获得应用.多层压电变压器及其背光电源具有高功率密度、高转换效率、薄型化和低成本等特点,通过有限元分析和多普勒激光扫描测振仪对MPT的振动模态与机电谐振特性等进行了分析与测定,为结构与性能优化提供了理论与实验依据.研究了钛酸钡基高介电常数温度稳定型多层陶瓷电容器(MLCC)及薄层贱金属内电极MLCC的关键材料组成以及制备技术,基于缺陷化学原理和无晶粒长大的致密化烧结动力学,通过调控受、施主掺杂和两段法烧结工艺,制备了在还原气氛烧结亚微米/纳米晶钛酸钡基陶瓷及其细晶化贱金属内电极MLCC.研究了多层复合功能陶瓷共烧行为、异质界面互扩散、致密化速率调控机制及共烧匹配技术,借助于差热膨胀仪研究了铁电陶瓷介质和内电极共烧失配的动力学根源,为制备高可靠的MLCC等多层元器件提供实验与理论依据.介绍了压电陶瓷超声微马达的结构与特性.     

与Ag内电极共烧对ZnVSb压敏陶瓷显微结构及性能的影响

研究共烧影响及其机理是开发多层片式压敏电阻的基础和关键。采用XRD、SEM、EDS研究了与Ag内电极共烧对ZnVSb陶瓷显微形貌、晶体结构及烧结性能的影响。结果表明,与Ag内电极共烧不影响ZnVSb陶瓷的相组成,但阻碍ZnVSb陶瓷烧结。Ag通过富V液相扩散并恶化其与ZnO晶粒的浸润性,从而阻碍ZnVSb陶瓷的致密化进程。Zn在Ag内电极中不存在扩散,而Sb在其中的扩散破坏了ZnVSb陶瓷原有的成分配比。研究结果为ZnVSb基片式压敏电阻开发奠定了基础。     

反应烧结制备Li2Zn2Mo3O12微波介质陶瓷及其微波介电性能研究

采用反应烧结法制备了具有超低烧结温度的Li₂Zn₂Mo₃O₁₂微波介质陶瓷,研究了烧结温度对Li₂Zn₂Mo₃O₁₂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。XRD表明：在550～650℃范围内,温度对陶瓷的物相组成影响不大;随着烧结温度的升高,Li₂Zn₂Mo₃O₁₂陶瓷的体积密度、相对密度、介电常数(ε_r)和品质因数(Q×f)均呈先增大后减小的趋势,谐振频率温度系数(τ_f)在-(70～90)×10^-6/℃波动。在625℃烧结2 h获得最大体积密度和相对密度：4.25 g/cm³和96.4%,以及优异的微波介电性能ε_r=10.9,Q×f=69 459 GHz,τ_f=-84×10<...     

ZBL低温助烧CaCu3Ti4O12高介电陶瓷的研究

采用固相合成CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)微波介质陶瓷基体粉体,通过XRD衍射仪、SEM扫描电镜表征掺杂ZnO-B_2O_3-La_2O_3(ZBL)低软化点玻璃助烧剂的(CCTO)陶瓷的物相组成及结构特点,研究ZBL玻璃的掺杂量对CCTO样品烧结性能及微波介电性能的影响。研究表明:添加10%(质量分数)ZBL玻璃的CCTO陶瓷在960℃烧结3h,能够获得较好的介电性能:εr=112,tanδ=0.0027,τf=-2×10-6/℃。     

低温共烧陶瓷材料基板用玻璃/萄化铝吕复合材料的制备及性能研究

一、背景近年来,随着现代通讯技术的迅速发展,特别是移动通讯设备不断向低成本、小型化、轻量化、高稳定与频率系列化方向发展,人们对微波介质陶瓷材料提出了更高的要求,使得微波介质陶瓷材料不断朝着频率系列化且与低熔点金属银(Ag)或铜(Cu)共烧的烧结温度低的环保型材料发展。     

(1-x)(Mg0.7Zn0.3)TiO3-xCa0.61La0.26TiO3系陶瓷的微波介电性能研究（英文）

本实验研究了(1-x)(Mg0.7Zn0.3)TiO3-x(Ca0.61La0.26)TiO3(MZT-CLT)系陶瓷的微观结构和微波介电性能,通过(Ca0.61La0.26)TiO3来协调(Mg0.7Zn0.3)TiO3陶瓷的谐振频率温度系数.MZT-CLT陶瓷的主晶相为(Mg0.7Zn0.3)TiO3,第二相为Ca0.61La0.26TiO3和(Mg0.7Zn0.3)Ti2O5.烧结温度和陶瓷组成对微波介电性能影响显著,当烧结温度为1275℃时,可以获得良好的致密度,当烧结温度超过1300℃时,Zn的蒸发导致陶瓷致密度和介电性能下降.随着(Ca0.61La0.26)TiO3含量的增大,材料的介电常数增大,品质因数减小.当x=0.13,烧结温度为1275℃保温4h,(MZT-CLT)陶瓷具有优良微波介电性能,εr=26,Q.f=86000 GHz,τf=-6×10-6/℃.     

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。     

MnO2对Ba(Mg1/3Nb2/3)O3微观结构和微波介电性能的影响

研究了MnO2助烧剂对Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的微观结构和微波介电性能.MnO2可以有效地使Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的致密化温度由1550℃降低到1400℃左右.随MnO2掺量的增加,Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的12超晶格衍射峰的强度减弱,但是没有第二相出现.1400℃烧结4h陶瓷的晶粒尺寸在1.5μm左右.MnO2的掺入改善了Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的微波介电性能,MnO2掺量为1%mol的Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷具有最好的微波介电性能εr≈31.5,Qf=68000,τf=3.11×10-5/℃,这可归功于陶瓷具有相当高的相对密度.     

氧传感器YSZ陶瓷层的制备及其与Al_2O_3绝缘层的共烧

片式氧传感器在生产过程中需要对YSZ与Al_2O_3陶瓷进行叠层共烧,为保证内部多孔铂电极的功能,共烧温度不能高于1 500℃。实验采用溶剂热法制备纳米级YSZ粉体,通过调节反应温度与反应物浓度降低合成YSZ粉末的烧结温度,使其1 400℃烧结致密度达99.1%,500℃电阻率仅为11.5Ω·m;之后通过将Al_2O_3与CaO、MgO、SiO_2等烧结助剂混合方式降低Al_2O_3的烧结温度,并通过调整Al_2O_3粉体中α相与γ相的比例使其烧结收缩率与YSZ陶瓷匹配,500℃电阻率为1.3×104Ω·m。在1 400℃范围内可以与YSZ实现共烧,得到不翘曲不开裂的双层共烧陶瓷,可以达到氧传感器的制备与使用要求。     

(1-x)(Mg0.9Co0.1)TiO3-x(Ca0.61La0.26)TiO3陶瓷的微波介电性能（英文）

研究了(1-x)(Mg0.9Co0.1)TiO3-x(Ca0.61La0.26)TiO3(MCT-CLT)体系陶瓷的微波介电性能.目的是通过(Ca0.61La0.26)TiO3(CLT)协调(Mg0.9Co0.1)TiO3(MCT)陶瓷的谐振频率温度系数.实验发现,烧结温度和陶瓷组成对微波介电性能影响显著,当烧结温度为1300℃时,可以获得良好的致密度,当烧结温度超过1300℃时,陶瓷致密度和介电性能下降.此外,随着CLT含量的增加,材料的介电常数增大,品质因数减小.当CLT含量为13%,烧结温度为1300℃,保温2h,(MCCLT)陶瓷具有优良微波介电性能,εr=22.4,Q×f=35000 GHz,τf=-8.7×10-6/℃,从而达到实用要求.     

BaTi4O9微波介质陶瓷的低温烧结

研究液相多元添加对BaTi4O9微波介质陶瓷的烧结和介电性能的影响.通过添加(CuO和V2O5)烧结助剂来达到降低烧结温度的效果,并且使其保持较好的微波、高频性能.实验结果表明在添加合适的烧结助剂下,烧结温度为1180℃时,BaTi4O9微波介质陶瓷在1MHz下的介电性能ε=41.2,tgδ=5,τ=82×10-6/℃.基本保持了良好的介电性能.     

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.     

Ba4(Nd0.85Bi0.15)28/3Ti18O54陶瓷低温化研究

采用复合添加BaCuO2-CuO和BaO-B2O3-SiO2助剂的方法,研究了Ba4(Nd0.85Bi0.15)28/3 Ti18O54陶瓷的低温烧结特性和微波介电性能.添加2.5wt?CuO2-CuO和5wt?O-B2O3-SiO2后Ba4(Nd0.85 Bi0.15)28/3 Ti18O54陶瓷在950℃烧结成瓷,气孔率为5.29%,介电常数ε为60.25,Q·f值为2577GHz(5.6GHz),频率温度系数τf为 25.1ppm/℃,可与Cu电极浆料低温共烧.     

Bi2O3掺杂对Mg4Nb2O9陶瓷的微结构及微波介电性能的影响

采用固相反应法制备了Mg4Nb2O9基微波介质陶瓷,研究了Bi2O3掺杂对Mg4Nb2O9陶瓷烧结行为、相结构、显微结构及微波介电性能的影响。实验结果表明:Mg4Nb2O9陶瓷烧结温度随Bi2O3掺杂量的增加而减小,添加2.0wt%Bi2O3,烧结温度从1350℃降低至1175℃;随Bi2O3添加量从0.0wt%增大到3.0wt%,最强峰(104)晶面间距d值由2.756nm增大至2.769nm;Mg4Nb2O9陶瓷的微波介电性能随Bi2O3掺杂量增加而变化;掺杂2.0wt%Bi2O3的Mg4Nb2O9陶瓷在1175℃保温2小时烧结,获得亚微米级陶瓷,且具有最佳的微波介电性能,εr为12.58,Q×f为71949.74GHz。     

Li2CO3-B2O3-V2O5掺杂ZnO-TiO2陶瓷低温烧结的研究

以Li2CO3、B2O3和V2O53种常见的低熔点氧化物为烧结助剂,用传统固相法制备了Li2CO3-B2O3-V2O5掺杂的ZnO-TiO2微波介质陶瓷,并利用XRD、SEM等研究了ZnO-TiO2陶瓷的烧结行为、物相组成、显微结构特征及微波介电性能等。结果表明,当掺入3%(质量分数)Li2CO3-B2O3-V2O5时,在840℃烧结2h可制备出体积密度为4.99g/cm3的ZnO-TiO2陶瓷,达到理论密度的96.5%以上,εr、Q.f、τf分别约为24、22900GHz、-4×10-6/℃。