低介微波介质陶瓷基板材料研究进展

低介电常数能减小基板与电极之间的交互耦合损耗并提高电信号的传输速率,高品质因数有利于提高器件工作频率的可选择性和简化散热结构设计,近零的谐振频率温度系数有助于提高器件的频率温度稳定特性。特别在工作频率逐渐提高的情况下,介电损耗不断增大,器件发热量迅速增加,材料的热导率成为一个需要重点考虑的因素。由于陶瓷材料的热导率是有机材料的20倍左右,因此,低介电常数微波介质陶瓷成为制备高性能基板的理想材料。此外,基板材料还需具备高强度和优越的表面/界面特性等综合性能。鉴于此,首先评述了介电常数小于15的低介微波介质陶瓷材料体系的研究进展情况,在此基础上,介绍了降低基板材料介电常数的方法和表面致密化措施,最后指出了在高性能低介微波介质陶瓷基板材料研制过程中面临的问题及今后的发展方向。     

聚苯醚/钙镧钛微波复合基板

微波复合基板兼具树脂基体的高韧性和陶瓷填料优异的介电和热学性能, 是航空航天、电子对抗、5G通讯等领域的关键材料。本工作采用螺杆造粒与注塑成型相结合的新技术制备了聚苯醚(简写为PPO)为基体、钙镧钛(Ca_0.7La_0.2TiO₃, 简写为CLT)陶瓷为填料的新型微波复合基板, 并对基板的显微结构、微波介电性能、热学性能和力学性能进行表征。结果表明, 采用这种新技术制备的微波复合基板组成均匀且结构致密。随着CLT陶瓷的体积分数从0增大至50%, 基板的介电常数从2.65提高到12.81, 介电损耗从3.5×10 ^-3降低至2.0×10 ^-3 (@10GHz); 同时热膨胀系数从7.64×10 ^-5 ℃ ^-1显著降低至1.49×10 ^-5 ℃ ^-1, 热导率从0.19 W·m ^-1·K ^-1提高至0.55 W·m ^-1·K ^-1; 此外抗弯强度从97.9 MPa提高至128.7 MPa。填充体积分数40%CLT陶瓷的复合基板综合性能优异: ε_r=10.27, tanδ=2.0×10 ^-3(@10GHz), α=2.91×10 ^-5 ℃ ^-1, λ=0.47 W·m ^-1·K ^-1, σ_s=128.7 MPa, 在航空航天、电子对抗、5G通讯等领域具有良好的应用前景。     

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。     

原材料对聚四氟乙烯中空纤维膜性能的影响

采用挤出拉伸烧结法制备聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜.通过调整分散树脂、润滑剂等原材料配比制得中空纤维膜.研究发现以DF132F树脂、Isopar G润滑剂为原料,选择最佳原料质量比为100:24时,可制备出具有最佳性能的PTFE中空纤维膜.     

原料粉体的引入方式对Li_2O-Nb_2O_5-TiO_2复合微波介质陶瓷结构及性能的影响

通过XRD、SEM等分析手段,结合介电性能测试结果,探讨了两种不同的原料粉体引入方式H1及H2,对Li2O-Nb2O5-TiO2陶瓷体系中"M-相"与Li2TiO3固溶体(Li2TiO3ss)共存的复合陶瓷材料(H1及H2陶瓷)的烧结行为、微观结构以及微波介电性能的影响。采用H2方式制备的H2陶瓷,1100℃烧结2h,材料具有较优异的微波介电性能:介电常数εr=40.2,Q×f值高达9900GHz,频率温度系数τf=4.6×10-6/℃,是一种性能优异的微波介质陶瓷材料。     

聚四氟乙烯纤维性能及其制造工艺

介绍了聚四氟乙烯纤维的化学、物理等特性及其制造工艺.PTFE因其结构上的特殊性不适于用通常的溶液纺和熔融纺来制成纤维,文中介绍了载体纺丝、挤压纺丝、熔体纺丝、膜裂纺丝四种已开发的纺丝工艺路线.     

XPS分析微波等离子体处理的PTFE／陶瓷复合介质材料表面成分

采用不同气氛等离子体处理ＰＴＦＥ／陶瓷复合介质材料，利用ＸＰＳ分析了处理样品表面成分的变化，发现等离子体处理导致表面Ｆ的含量降低和Ｏ的含量增加。高分子表面出现了不同成分的含氧基团，且随着时间的增加，微波功率的增大，－ＣＦ２基因减少，含氧基因增加，这表明不同氛等离子体与ＰＴ－ＦＥＣ表面的作用是刻蚀，脱氟，交联和氧化同时并存，其中以氧等离子体刻蚀最为严重。     

改性酚醛树脂处理剂对石英纤维增强芳基乙炔复合材料性能的影响

采用改性酚醛树脂作为石英纤维表面处理剂来提高石英纤维增强芳基乙炔复合材料(SF/PAA)界面性能。通过性能测试,研究处理剂对力学性能和介电性能的影响。通过XPS和SEM分析方法,研究了酚醛树脂表面处理剂对复合材料界面官能团变化和微观形貌的影响。性能测试结果表明改性酚醛树脂处理剂可以显著提高PAA复合材料的力学性能和介电性能。XPS分析结果表明酚醛树脂处理后的石英纤维表面与酚醛树脂发生了化学反应,SEM研究表明酚醛树脂处理后的复合材料界面粘结性能得到显著提高。     

几种高功率微波介质窗材料的研究综述

高功率微波介质窗的击穿问题已成为高功率微波武器发展的一个技术瓶颈,选择适当的介质材料、提高窗的抗击穿能力是解决此问题的一条重要途径.总结了国内外主要研究机构使用的高功率微波介质窗材料类型及特性,对各自优缺点进行比较分析,并给出了分析结论.     

增强纤维对复合摩擦材料性能的影响

复合摩擦材料是以高分子化合物为粘结剂、以无机或有机类纤维为增强组分、以填料为摩擦性能调节剂的复合功能材料。通过添加芳纶浆粕纤维和膨胀蛭石,考察低温条件下增强纤维对复合摩擦材料性能的影响。实验结果表明,随着芳纶浆粕纤维含量的增加,洛氏硬度与之近似满足线性关系,冲击强度缓慢提高,摩擦系数及磨损量也增大;随膨胀蛭石含量的增加,其力学性能和摩擦系数均呈峰形变化,分别在2%、3%时达最大值,但磨损量的变化不大。     

聚四氟乙烯中空纤维膜的制备

通过聚四氟乙烯(PTFE)树脂糊料挤出和拉伸烧结成型方法,制备PTFE中空纤维膜.考察了拉伸倍数、温度和速度等拉伸工艺和烧结工艺对PTFE中空纤维膜的结构和性能的影响.实验结果表明,制膜参数中,随着拉伸倍数和温度的增加,平均孔径和孔隙率增加,泡点降低;随拉伸速度增大,膜平均孔径变小,泡点增加,拉伸速度对孔隙率的影响则呈现无规律变化;烧结可提高PTFE中空纤维膜的强度,孔径和孔隙率增加.PTFE中空纤维膜具有明显的非对称结构.     

BaO-TiO2系纤维的合成及BaT4O9纤维复合陶瓷的研究

摘要以水热法合成出BaTi4O9和BaTi5O11两种新型的功能陶瓷纤维,制备了三个体系的BaTi4O9纤维复合陶 瓷新材料,并对其组织结构、介电性能和室温断裂行为进行了研究.论文取得了如下创造性研究成果:(1)合成出以 BaTi4O9和BaTi5O11为主晶相的纤维新材料;对原料K2Ti4O9纤维的形成机制进行了探讨;同时,对中间产物水合二氧 化钛纤维的相变过程进行了研究;(2)成功地制备出BaTi4O9(f)/(0.64BaTi4O9+0.36BaPr2Ti4O12)(简称BPT系列) 和BaTi4O9(f)/()(0.64BaTi4O9+0.36BaEu2Ti4O12)(简称BET系列)两个系列复合陶瓷材料,系统研究了BaTi4O9纤 维的加入量对介电性能的影响,结果表明,含10vol%BaTi4O9纤维的BPT和BET试样具有良好的综合介电性能;(3) 对BaTi4O9纤维和复合陶瓷的组织结构进行了系统研究,揭示了介电性能变化的结构基础,对进一步开发新的相应系 列的微波介质陶瓷材料有重要的参考价值;(4)由纯BaTi4O9纤维制成的试样具有较好的烧结性和介电特性. 关键词微波介质陶瓷纤维复合陶瓷 BaTi4O9纤维介电性能 导师:周玉教授和王福平教授答辩时间:2000-10-19 通讯地址:哈尔滨工业大学2045信箱     

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.     

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.     

AlN/聚乙烯复合基板的导热性能

利用模压法制备 ＡｌＮ／聚乙烯复合基板。初步研究了 ＡｌＮ的结晶形态和填加量对复合基板导热性能的影响,并初步探讨了复合材料热导率的计算模型．结果表明：复合基板的热导率随ＡｌＮ填加量的增大,最初变化很小,而后迅速升高,随后增长速度又逐渐降低．ＡｌＮ以晶须形态填加,对提高复合材料的热导率最为有利,纤维次之,粉体最差．     

微波介质陶瓷的研究进展

介绍了近年来微波介质陶瓷的发展与研究现状,分析了不同体系微波介质陶瓷的主要发展方向以及各自代表合成体系.同时比较介绍了微波介质陶瓷各体系的重要微波介电性能.指出未来急需解决的问题与发展方向.     

聚四氟乙烯纤维织物在关节轴承上的应用

聚四氟乙烯纤维织物是PTFE与Nomex、玻璃纤维(或芳纶纤维)等材料,采用特定方法纺织,并经特殊浸渍处理后制成的复合织物,具有强度高,摩擦系数小的特点.将这种纤维织物应用于关节轴承上,使关节轴承既保持了高承载、自动调心的特性,又兼有自润滑、耐冲击、长寿命等特点.这种自润滑关节轴承可广泛应用于航空、航天等高新技术领域中的关键承载部位.     

XPS分析微波等离子体处理的PTFE/陶瓷复合介质材料表面成分

采用不同气氛等离子体处理ＰＴＦＥ／陶瓷复合介质材料,利用ＸＰＳ分析了处理样品表面成分的变化,发现等离子体处理导致表面Ｆ的含量降低和Ｏ的含量增加。高分子表面出现了不同成分的含氧基因,且随着时间的增加,微波功率的增大,一ＣＦ２基团减少,含氧基团增加,这表明不同气氛等离子体与 ＰＴ－ＦＥＣ表面的作用是刻蚀、脱氟、交联和氧化同时并存,其中以氧等离子体刻蚀最为严重。