热处理工艺对钙硼硅微晶玻璃性能影响

在CaO-B203-SiO2(CBS)系微晶玻璃中,添加P2O5和ZnO两种晶核剂制成试样.采用XRD和SEM分析了试样相组成和微观形貌.研究了热处理工艺对试样烧成性能、力学性能和电学性能的影响.结果表明:试样主晶相为CaSiO3和CaB2O4,随着晶化时间的延长,介稳态的Ca2SiO4相逐渐减少,主晶相增加,核化温度...     

钙硼硅系LTCC材料性能研究

在低软化点钙硼硅玻璃(LG)[r(Ca:Si)>1]中添加高软化点钙硼硅玻璃(HG)[r(Ca:Si)<1],经低温烧结制备了钙硼硅(CaO-B2O3-SiO2,CBS)LTCC材料(又称CBS微晶玻璃)。利用XRD和SEM,研究了HG的添加量及烧成温度对钙硼硅LTCC材料的物相和微观结构的影响。结果表明,HG玻璃的引入有效提高了LG的烧结性能及拓宽了烧结范围,且有效降低了该材料的相对介电常数。w(HG)为20%时,CBS微晶玻璃能够在850～910℃烧结致密;在1MHz测试频率下,相对介电常数小于7.25,介质损耗小于2×10–3。     

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。     

ZnO取代BaO的钡硼硅微晶玻璃的性能与机理研究

采用固相合成法制备高膨胀系数钡硼硅微晶玻璃材料,研究了不同质量分数的ZnO等量取代BaOB2O3-SiO2体系中BaO后对钡硼硅系微晶玻璃的热学、力学和电学性能影响,并结合XRD、SEM微观分析对其进行机理研究。结果表明,当ZnO的质量分数小于3%时,随着ZnO含量增加,能促进玻璃析晶,且石英晶相转变为方石英晶相的含量开始减少,瓷体更致密,抗弯强度增大;但ZnO的质量分数达到5%时,B2O3析出量增加,使液相烧结不完全,玻璃相显著增加,导致该体系微晶玻璃抗弯强度急剧下降,介电损耗增大。     

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/℃。     

球磨时间对硼硅玻璃基复相陶瓷性能的影响

采用经过不同球磨时间制备的硼硅玻璃与氧化铝复合,低温烧结制备了硼硅玻璃/氧化铝系复相陶瓷.利用XRD和SEM,研究了硼硅玻璃粉料球磨时间对流延成型及所制复相陶瓷的烧结性能、介电性能(10MHz)的影响.结果表明:随着球磨时间增加,粉料粒径减小,硼硅玻璃复相陶瓷烧结温度降低,密度增加,介电常数和介质损耗降低.球磨90 m...     

钙铝硼硅玻璃/氧化铝复合材料性能研究

通过高温熔融法制备的CaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃粉末与α-Al2O3粉末按照质量分数50:50混合,烧结制备了钙铝硼硅玻璃/氧化铝系低温共烧陶瓷材料,研究了烧结温度对复合材料的物相组成、微观结构、力学性能及介电性能的影响.结果表明,875℃烧结制备的复合材料性能最佳,抗弯强度为164 MPa,介电常数为7.8,介电损耗为0.001 3,热膨胀系数为5.7×10-6/℃,具有良好的综合性能,可用作低温共烧陶瓷基板材料.     

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。     

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。     

钙硼硅系玻璃陶瓷低温烧结研究

利用不同粒度的CaO-B2O3-SiO2(CBS)玻璃粉料,制备了低温烧结的CBS玻璃陶瓷.研究了粉料粒度对CBS系玻璃陶瓷低温烧结的影响.实验表明,粉料粒度对粉料的玻璃化温度Tg的影响不明显,玻璃致密化开始于玻璃化温度Tg≈680℃,随着烧成温度升高,收缩率迅速增大;随着粉料粒度的减小,试样的烧结温度和显气孔率降低,体积密度、收缩率、热膨胀系数和抗折强度都增大.将粉料粒径中位值D50=2.34 μm的粉料采用流延工艺制得127 μm的生料带,运用优化烧成工艺,与银电极浆料在850℃共烧,表面平整,匹配良好,能在一定程度上满足低温共烧陶瓷(LTCC)用基板材料的要求.     

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。     

CaO-B_2O_3-SiO_2系LTCC流延生料带研制

研究了CaO-B2O3-SiO2系LTCC流延生料带的固含量对干燥收缩系数α以及生料带微观结构的影响。结果表明,生料带的α随着固含量的增加而增大,w(固含量)为40%,45%,50%和55%浆料的α分别为0.35,0.43,0.53和0.57。w(固含量)为50%的生料带上下表面颗粒分布最为均匀致密,烧成生料带的介电性能优良:εr≈6.5,tanδ<0.002(10GHz),适用于无源集成电路基片。     

固相合成法制备CaO-B2O3-SiO2系LTCC材料的研究

采用传统的固相合成工艺制备钙硼硅系LTCC粉体材料。考察了不同烧结温度和B2O3含量对材料性能的影响。实验结果表明,随着烧结温度升高,样品的致密化程度越高,但温度超过975℃会产生熔融和变形的现象。固定CaO与SiO2摩尔比为1.2∶1,当B2O3质量分数达到25%时,在950℃下烧结样品的性能较好:εr=6.06,tanδ=0.001 5(1MHz),弯曲强度σf≥180MPa,通过扫描电子显微镜观察其烧结的致密性较好;B2O3含量继续升高时,样品的力学性能和电学性能急剧恶化。     

掺杂过渡金属氧化物对ZnO-B_2O_3-SiO_2玻璃的改性研究

采用高温熔融和过渡金属氧化物掺杂的方法,制备了掺杂不同过渡金属氧化物(Sb2O3、TiO2、CeO2、MnO2)的ZnO-B2O3-SiO2无铅玻璃。研究了所制玻璃的物理化学性能。结果表明:掺杂过渡金属氧化物后,ZnO-B2O3-SiO2玻璃的结构和封接性能得到较大改善,玻璃的耐水性提高1.5～2.0倍,线膨胀系数从60×10–7/℃降至40×10–7/℃。     

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。     

两步烧结对锆酸钡–钙硼硅复合材料性能的影响

以低软化点的CaO-B2O3-SiO2玻璃和BaZrO3为原料,采用两步烧结法制备了BaZrO3/CaO-B2O3-SiO2低温共烧复合材料。对比研究了两步烧结法与传统烧结法的不同,以及两步烧结法中各工艺阶段对复合材料结构与性能的影响。结果表明:两步烧结法能明显优化其微观结构,提高其介电性能;当复合材料快速升温到960℃(θ1)保温5min,再降温到920℃(θ2)保温5h两步烧结后,其εr约为15,tanδ约为1.5×10–4,可望作为低温共烧多层陶瓷电容器(MLCC)材料应用。