CBS系LTCC材料组分对其性能的影响及其金属化匹配

研究了组分变化对CaO-B2O3-SiO2(CBS)系多元微晶玻璃微观结构、介电性能及相组成的影响.以CBS系微晶玻璃为基础配制生料带,并借助LTCC技术制备了多层微电路基片.探讨了影响LTCC多层微电路低温共烧金属化匹配的相关因素.结果表明:添加不同形态的SiO2均可有效降低微晶玻璃的相对介电常数εr岛,添加高硅氧玻...     

低介低损耗CaO-B_2O_3-SiO_2系微晶玻璃性能研究

采用高温熔融–水淬法制备了CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃。通过烧结点实验仪、梯温炉、DTA、XRD对其烧结性能、析晶性能、致密性及介电性能进行了研究。结果表明:可应用于LTCC基板材料的微晶玻璃组成为:x(SiO2)为18.0%、x(CaO)为36.8%、x(B2O3)为45.2%;该微晶玻璃在723℃附近开始软化,771℃析出硼钙石晶体;经850℃烧结1h后得到的微晶玻璃样品具有良好的介电性能(1MHz):εr为4.67,tanδ为0.71×10–3。     

CBS/SiO2体系玻璃陶瓷结构与性能研究

采用水淬法制备CBS玻璃,并使用液相参与的烧结机制制备了钙硅硼(CBS)玻璃陶瓷。研究了不同配比下的CBS/SiO2体系玻璃陶瓷的相组成、显微结构、介电性能及绝缘电阻率。结果表明,随着SiO2添加量增加,材料的介电常数有所下降。当w(SiO2)为15%时,其在850℃的低温烧结样品,10MHz的测试频率下,εr为6.01,tgδ为1.22×10–3,绝缘电阻率1.5×1012?.cm,样品中出现大量石英相,晶粒尺寸多在1μm以下。保温时间对介电性能影响不大。     

Ca/Si摩尔比对CBS系微晶玻璃结构与性能的影响

采用高温熔融法,制备了四种不同Ca/Si摩尔比的CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃。考察Ca/Si摩尔比对该体系微晶玻璃结构和性能的影响。结果表明:Ca/Si摩尔比的上升,有利于CaSiO3晶相的生成,试样的致密度及相对介电常数下降,介电损耗明显增大。Ca/Si摩尔比为0.6时,875℃烧结试样的体积密度为2.46 g/cm3,显气孔率为0.27%,9.8GHz的相对介电常数和介电损耗分别为6.12和0.0019。     

CBS掺杂对钛酸钡陶瓷介电性能的影响

研究了钙硼硅(CBS)微晶玻璃掺杂BaTiO3(BT)-Nb2O5-ZnO系统的微结构和介电性能,并用掺杂后晶粒壳与晶粒芯体积分数的变化规律分析了其改性机理。对比SEM照片得出,不同含量CBS掺杂BT的室温εr与掺杂后BT陶瓷的晶粒生长情况以及玻璃相的多少和分布密切相关。经优化配方和工艺后,在空气中于1150℃烧成的BaTiO3陶瓷材料的主要性能指标达到:εr25℃>1350,tgδ≤1.0×10-2,ρ≥1011?·cm,最大电容量变化率不超过±10%(-55～+150℃),适于制备中温烧结X8R多层陶瓷电容器。     

LTCC材料介电性能的影响研究

文章研究了La2O3-B2O3和SiO2作为添加剂对钙硼硅系LTCC材料的烧结和介电性能的影响。实验结果表明,La2O3-B2O3添加剂促进了CaSiO3的析晶,从而极大增强了钙硼硅玻璃陶瓷的抗弯强度。Si用于调节样品的收缩率以满足实际生产要求。CaO-B2O3-SiO2-6wt%La2O3-B2O3-7wt%Si样品性能较好：εr=6.13,tanδ=12.34×10-4（10 GHz）,弯曲强度σf≥160 MPa,收缩率为14.9%。     

碱金属氧化物对硼硅酸盐系玻璃/Al_2O_3材料性能的影响

以硼硅酸盐系玻璃和Al2O3粉料为原料,采用低温烧结法制备了玻璃/Al2O3系LTCC材料。设计玻璃中碱金属氧化物的质量分数为0~6%,研究了碱金属氧化物添加量和烧成温度对玻璃/Al2O3材料的烧结性能、热性能、介电性能和力学性能的影响。随着碱金属氧化物含量增加,玻璃/Al2O3材料的体积密度、相对介电常数、抗弯强度增加,而介电损耗恶化。当碱金属氧化物添加的质量分数为2%,材料于875℃烧结良好,显示出优异的性能:体积密度为2.84 g/cm3,相对介电常数7.71,介电损耗1.15×10–3(于10 MHz下测试),抗弯强度为158 MPa,热导率为2.65 W/(m·℃),线膨胀系数为7.77×10–6/℃。     

钙硼硅微晶玻璃配方数量优化和析晶性能比较

为不影响实验样本完整性而减少样本数量,介绍了一种完全不同于正交实验法的基于相图设计的配方数量优化法,提出了配方简并度的概念,并提供常用的两种分组讨论的建议。基于第一种建议,分组地研究了适用于基板材料的CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃Ca、B、Si三者分别对整个体系的影响,得到了规律性的结果:在充分析晶情况下,CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃主要析出硅灰石(CaSiO3)、石英(SiO2)和硼酸钙(CaBO3);增加钙含量能够有效诱使硅灰石析出,同时能抑制石英相产生,使材料适用于基板材料的要求。通过烧结性能测试仪和XRD分析,唯象地解释了CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃材料中各组分的晶化作用。     

B2O3/SiO2比对钡硼硅系微晶玻璃性能的影响

采用固相反应法制备了高膨胀系数的钡硼硅系微晶玻璃,研究B2O3/SiO2比对钡硼硅系微晶玻璃性能的影响,并对其进行了热、力、电性能测试及XRD、SEM分析表征。结果表明:提高B2O3/SiO2比会促进液相烧结的进行,能有效降低烧结温度,并影响晶相组成;但B2O3/SiO2比过高或过低都会破坏材料的力学性能,降低抗弯强度,热膨胀系数和介电常数则随其含量增加呈减小趋势。B2O3质量分数为12%的微晶玻璃在950℃下烧结1h,有大量的方石英相析出,材料的抗弯强度最大。最终制备了具有优良介电性能的微晶玻璃,其热膨胀系数为17.87μ℃-1,抗弯强度为175MPa。     

熔制温度对CBS系微晶玻璃结构与性能的影响

采用高温熔融法制备CaO-B2O3-SiO2(CBS)微晶玻璃,考察不同熔制温度对该体系微晶玻璃结构和性能的影响。结果表明:熔制温度1 400～1 450℃,试样中存在少量未熔融的SiO2,有利于CaSiO3晶相的析出和晶粒细化,加速CBS系微晶玻璃致密化。熔制温度为1 450℃粉料,850℃烧结保温15 min所制CBS性能较优:体积密度为2.54 g.cm–3,相对介电常数为6.42,介电损耗为0.000 9。     

保温时间对钙钡硼硅复相陶瓷性能的影响

通过对钙钡硼硅玻璃与氧化铝的混合物进行烧结,制备了可用于低温共烧陶瓷基板的硼硅酸盐玻璃/α-Al2O3系复相陶瓷。研究了保温时间对所制复相陶瓷的微观结构、烧结性能和介电性能的影响。结果表明:随着保温时间的延长,所制复相陶瓷的体积密度、吸水率和介电常数先增大后减小,而介质损耗则是先减小后增大。于850℃烧结、保温20 min制得的复相陶瓷的性能最佳,其体积密度为3.12 g.cm–3,吸水率为0.11%,10 MHz下的相对介电常数和介质损耗分别为7.88和1.0×10–3。     

添加剂对CBS系LTCC基板的匹配性能的影响

采用水淬法制备了CaO-B2O3-SiO2(CBS)玻璃,研究了MgO替代Na2O、K2O掺杂对所制CBS玻璃的烧结性能、介电性能和热膨胀性能的影响。结果表明:MgO的替代掺杂使CBS玻璃的软化温度提高,黏度活化能增大,银离子扩散能力减弱,并使CBS玻璃与银电极匹配共烧发黄的现象得到改善。含有0.2%MgO和0.1%Na2O(质量分数)并于850℃烧结制备的CBS玻璃性能较佳:密度为2.45 g/cm3,1MHz频率下εr为5.98,tanδ为5×10–4,线膨胀系数为10.1×10–6/℃。     

烧结温度对硼硅酸盐玻璃/氧化铝复相陶瓷性能的影响

采用流延成型工艺制备了硼硅酸盐玻璃/氧化铝陶瓷生瓷带,并经烧结制备了陶瓷试样。研究了烧结温度对所制陶瓷烧结性能、介电性能与微观结构的影响。结果表明:随着烧结温度的升高,所得陶瓷试样的体积密度、烧结收缩和介电常数均先增大后减小;当烧结温度达到850℃时,陶瓷试样中开始析出钙长石晶相;经880℃烧结所得陶瓷性能较佳:体积密度为3.08 g/cm3,在20 MHz下相对介电常数为7.7,介质损耗为2.0×10–4,25～600℃内线膨胀系数为8.3×10–6/℃,满足LTCC基板材料的应用要求。     

CaO-B2O3-SiO2系LTCC基板材料的制备及烧结

通过高温熔融法制备的CaO-B2O3-SiO2(CBS)系玻璃粉体(A料)与固相合成法制备的CaO-B2O3-SiO2-Al2O3粉体(B料)按照质量比7∶3混合,烧结制备CBS系LTCC材料,研究不同烧结温度对材料性能的影响。结果表明：在850℃下烧结的CBS玻璃陶瓷致密性好,x=y方向收缩率为15.16％,密度为2...     

硼含量对钙硼硅系微晶玻璃性能的影响

采用高温熔融法,制备了不同硼含量(w(B2O3)为30%～40%)的CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃。考察硼含量对该体系微晶玻璃熔制过程中B2O3挥发率及其性能的影响。结果表明:随w(B2O3)增加B2O3挥发率增大,从4.27%增至6.91%。w(B2O3)为35%时,试样的烧结温度范围较宽,在最佳烧结温度850℃下,体积密度为2.54g/cm3;10MHz下,εr为6.42,tanδ为9×10–4;试样的εr随w(B2O3)变化不大,处于6.2～6.5,w(B2O3)为30%或40%时,tanδ显著增大至10–2量级。     

K_2O-B_2O_3-SiO_2/Al_2O_3 LTCC复合基板材料性能研究

采用K2O-B2O3-SiO2玻璃与Al2O3复合烧结,制备了K2O-B2O3-SiO2/Al2O3低温共烧陶瓷(LTCC)复合基板材料,研究了不同组分含量对体系微观结构和性能的影响。结果表明,复合基板材料的相对介电常数εr和介质损耗均随着Al2O3含量的增加而增加,当Al2O3质量分数为45%时,复合基板材料的介质损耗为0.0085,εr为4.55(1MHz)。抗弯强度可达到160MPa。     

Li2O-B2O3复合掺杂对BaAl2Si2O8陶瓷结构与介电性能的影响

采用传统固相反应工艺,按质量分数合成BaO-Al2O3-SiO2-5%(xLi2O-yB2O3)(x=0. 2~0. 6,y=0. 8~0. 4)陶瓷。研究xL-yB烧结助剂对BAS系微波介质陶瓷的结构和介电性能的影响。通过Clausius-Mossotti公式计算讨论了BAS理论与实验介电常数的差异。研究结果表明:xL-yB烧结助剂中Li+进入钡长石Ba2+位,并产生了O2-空位,促进BAS六方相向单斜相转变。添加适当比例的xL-yB烧结助剂后,BAS陶瓷的烧结温度从1400℃降低到925℃,同时BAS陶瓷样品密度、品质因数(Q×f)值以及谐振频率温度系数(τf)得到改善。当烧结助剂为0. 5L-0. 5B,烧结温度为925℃时,可获得综合性能相对较好的BAS陶瓷,其介电性能:εr=6. 74,Q×f=26670 GHz,τf=-21. 09×10-6℃-1。     

LTCC低介电常数微波介质陶瓷的研究进展

简述了Al2O3系、MO-SiO2(M=Ca,Mg,Zn)系、MO-TiO2系等相对介电常数为6～30的低温共烧陶瓷(LTCC)的结构和微波介电性能,介绍了自主研发的Al2O3系和Mg5(Zn,Ti)4O15系材料制作的多层陶瓷电容器(MLCC)的电性能。分析和讨论了目前LTCC低介电常数微波介质陶瓷存在的问题,提出了其发展方向。