微波介质陶瓷低温共烧研究现状

微波介质陶瓷具有低介电常数、高品质因数和近零谐振频率温度系数的特点,满足微波器件向小型化、低成本化、集成化、和多功能化方向发展的特点。而微波介质陶瓷低温共烧又是满足微波介质电子元器件不断向小型化,轻量化,高集成度和高性能方向发展重要途径。本文对微波介质陶瓷实现低温共烧的途径进行了介绍,主要介绍了四种实现微波介质陶瓷低温共烧的方法。     

硼硅酸盐玻璃/Al2O3低温共烧陶瓷介电性能研究

采用硼硅酸盐玻璃与氧化铝复合烧结制备了硼硅酸盐玻璃/Al2O3系低温共烧陶瓷基板材料,研究了玻璃含量以及玻璃中碱金属离子的含量对介电性能的影响.结果表明,该体系复合材料介电常数随碱金属离子的增加有所增大,复合材料介电常数符合李赫德涅凯对数法则,并随复合材料玻璃含量的增加而减小;复合材料介质损耗随碱金属离子的增加而显著增大.     

CaO含量对CBAS玻璃/Al2O3低温共烧陶瓷的影响

本文主要研究了CaO含量对CaO-B₂O₃-Al₂O₃-SiO₂(CBAS)玻璃/Al₂O₃低温共烧陶瓷结构和性能的影响。利用DSC、FTIR、XRD、SEM等测试方法对玻璃和低温共烧陶瓷的结构进行表征与分析。研究结果表明,CaO含量低于40%(质量分数,下同)时,由其引入的游离氧增加破坏了网络结构,降低玻璃黏度。CaO含量为40%及以上时,Ca²⁺与[SiO₄]四面体形成较大的阴离子基团,增大玻璃黏度,提高玻璃化转变温度。CaO会促进CaSiO₃和Ca₂SiO₄的析出和CaSiO₃向Ca₂SiO₄的转变。CaO含量增加导致陶瓷的致密度先增加后减少,晶相尺寸增大,使陶瓷的密度、抗折强度和介电常数先增大后减小。当CaO含量为40%时,样品综合性能最好,密度最大为2.94 g/cm³,抗折强度为153.44 MPa,介电常数为9.69。     

BaO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃低温共烧陶瓷研究

采用烧结法制备了BaO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃低温共烧陶瓷。通过差热分析仪、影像式烧结点试验仪、x射线衍射仪等方法研究了玻璃组成以及烧结制度对微晶玻璃结构和性能的影响。结果表明：随着B2O3替代Al2O3量的增加,玻璃转变温度和烧结温度逐渐降低,析晶能力增强,有利于重硅酸钡晶体的析出,但不利于钡长石晶...     

BaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃/SiO2高膨胀低温共烧陶瓷研究

用BaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃与二氧化硅复合的方法制备了高膨胀系数低温共烧陶瓷。实验首先制备一组玻璃材料,通过热膨胀测试、DTA等方法研究了玻璃的热学性能,然后用玻璃与石英、方石英和鳞石英晶体按一定比例复合制得高膨胀低温共烧陶瓷。通过烧结试验、XRD等分析方法研究了复相陶瓷材料的烧结收缩性能、晶相组成、热膨胀系数和介电常数。结果表明:50%BaO-7.5%Al2O3-30%B2O3-12.5%SiO2玻璃具有较低的转变温度(520℃)。该玻璃与鳞石英晶体以1:1的比例复合,850℃/10min烧结可以获得热膨胀系数为12.18×10-6K-1、介电常数为5.37的低温共烧陶瓷。     

浅谈BaO-Ln2O3-TiO2体系微波介质陶瓷的热稳定性

本文介绍了目前提高BaO-Ln2O3-TiO2体系微波介质陶瓷热稳定性的几种方法,指出了有待解决的主要问题;而加强对陶瓷结构的理论剖析、寻找合适的添加剂、改进制备工艺等是今后研究工作的重点。     

玻璃／陶瓷体系低温共烧陶瓷的研究进展

低温共烧陶瓷（LTCC）是现代做电子封装中的重要组成部分,因其性能优良而得到了广泛应用。LTCC基板材料可以分为玻璃／陶瓷体系和微晶玻璃体系两大类。本文叙述了玻璃／陶瓷体系低温共烧陶瓷的材料组成、研究现状、存在问题以及未来的发展趋势。     

低温共烧微波介质陶瓷及其器件的研究进展

评述了BiNbO4,MO-TiO2(M=Mg,Zn,Ba),AB2O6(A=Ba,Mg,Zn,B=Nb,Ta),MO-SiO2(M=Ca,Mg,Zn),CaO-Li2O-Nb2O5-TiO2,BaO-Ln2O3-TiO2(Ln=Sm,Nd)等低温共烧(low-temperature co-fired ceramics, LTCC)微波介质陶瓷的结构及性能.讨论了微波介质陶瓷的降温方法、机制及其存在的问题,分析了LTCC微波介质陶瓷工艺特性.概述了滤波器、天线、谐振器等片式多层微波器件的研究进展.提出了LTCC微波介质陶瓷及其器件的今后的研究方向.     

CaO- ZnO-B2O3-SiO2玻璃/Al2O3低温共烧复合陶瓷基板研究

用CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃和氧化铝陶瓷复合材料制备了低温共烧陶瓷基板.在CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃中引入ZnO,玻璃微晶化后的主晶相仍为硅灰石,但它的软化温度有不同程度的降低,同时析晶温度也有了显著的改变.特别是以ZnO部分取代CaO时,析晶温度明显提高.该玻璃与氧化铝复合可以在较宽的温度范围内烧结.在850℃/30 min烧结,得到了气孔率为1%、介电常数εr = 7.10的陶瓷基板材料.     

B2O3-P2O5-SiO2系陶瓷的相组成和介电性能

讨论B2O3-P2O5-SiO2系低温共烧陶瓷的研究过程。该陶瓷用正交实验设计法安排试验,用单因素法设计陶瓷添加剂试验,用XRD分析其物相组成。从而获得了介电常数为4.1、介电损耗为5.0×10-4的低温共烧陶瓷。结果表明,该瓷料能满足1060℃共烧低介陶瓷的要求。     

BaO-PbO-Nd2O3-Bi2O3-TiO2系物相组成与介电性能关系的研究

以五元系统BaO-PbO-Nd2O3-Bi2O3-TiO2为研究对象探讨化合物相与介电性能的定量关系.系统的主次晶相分别为BaNd2Ti5O14和Bi4Ti3O12.对系统进行X射线分析,用X射线衍射峰强度计算出系统中各物相的体积分数,再运用李赫德涅凯对数混合定则进行定量计算,得出的系统的介电性能与用仪器实测的系统参数相符.在本研究系统中,X衍射射线分析可以测定和定量表征烧结介质瓷中化合物含量,经过对系统中各化合物成分的介电性能测定,可计算出所研究系统的介电性能,从而可以作为一种介质的设计方法.本系统主要是BaO-PbO-Nd2O3-Bi2O3-TiO2系.Nd和Bi对Ba的取代是异价取代,故能准确定量测出和算出其化合物的含量.Pb和Ba是等价取代,其化合物的含量可用X射线衍射等方法测出,在本系统中因其加入量小,对结果影响小.     

Understanding the structure,thermal, and optical properties in Al2O3-incorporated La2O3-TiO2-Nb2O5 glasses

Glasses in the 30La₂O₃-40TiO₂-30Nb₂O₅ system are known to have excellent optical properties such as refractive indices over 2.25 and wide transmittance within the visible to mid-infrared (MIR) region. However, titanoniobate glasses also tend to crystallize easily, significantly limiting their applications in optical glasses due to processing challenges. Therefore, the 30La₂O₃-40TiO₂-(30−x) Nb₂O₅-xAl₂O₃ (LTNA) glass system was successfully synthesized using a aerodynamic containerless technique, which improves glass thermal stability and expands the glass-forming region. The effects of Al₂O₃ on the structure, thermal, and optical properties of base composition glasses were investigated by XRD, DSC, NMR, Raman spectroscopy, and optical measurements. DSC results indicated that as the content of Al₂O₃ increased, the thermal stability of the glasses and glass-forming ability increased, as the 30La₂O₃-40TiO₂-25Nb₂O₅-5Al₂O₃ (Nb-Al-5) glass obtained the highest ΔT value (103.5°C). Structural analysis indicates that the proportion of [AlO₄] units increases gradually and participates in the glass network structure to increase connectivity, promoting more oxygen to become bridging oxygen and form [AlO₄] tetrahedral linkages to [TiO₅] and [NbO₆] groups. The refractive index values of amorphous glasses remained above 2.1 upon Al₂O₃ substitution, and a transmittance exceeding 65% in the visible and mid-infrared range. The crystallization activation energies of 30La₂O₃-40TiO₂-30Nb₂O₅ (Nb-Al-0) and Nb-Al-5 glasses were calculated to be 611.7 and 561.4 kJ/mol, and the Avrami parameters are 5.28 and 4.96, respectively. These results are useful to design new optical glass with good thermal stability, high refractive index and low wavelength dispersion for optical applications such as lenses, endoscopes, mini size lasers, and optical couplers.     

La2O3掺杂SiO2-B2O3-Nb2O5复相微晶玻璃相界及储能性能研究

采用可控析晶法制备了La₂O₃掺杂的SiO₂-B₂O₃-Nb₂O₅ (SBN)复相微晶玻璃,利用DSC、Raman、XRD、SEM、铁电和介电性能测试等分析表征了La₂O₃掺杂对SBN复相微晶玻璃结构与储能性能的影响。结果表明:La₂O₃掺杂能够有效提高复相微晶玻璃的热稳定性,随着La₂O₃含量增加,系统析晶势垒增大,热膨胀系数先降低后升高,价键振动加剧,介电常数先增大后减小,介电损耗先减小后增大;掺杂1.00%(摩尔分数)La₂O₃时,复相微晶玻璃在40 kV/cm电场下的储能密度和储能效率最大,分别为0.031 J·cm^-3和77.6%;储能性能主要通过介电常数和击穿场强的协同作用来评价,La₂O₃能通过提高结构热稳定性和降低介电损耗来提高介电常数,当其引入体系后处于玻璃网络的空隙中,可有效增强材料耐击穿性能;复相微晶玻璃结构可以增加结构无序度,从而降低弛豫损耗,有效提高材料的储能性能。     

低温烧结Li1.05Nb0.55Ti0.55O3微波介质陶瓷及其器件

研究了V2O5存在状态对Li1.05Nb0 55Ti0 55O3微波陶瓷料浆特性、介电性能的影响及其烧结机理.用低温共烧技术制备片式多层高通陶瓷滤波器.结果表明配料预烧后引入质量分数为2%的V2O5,通过热处理可改变Li1.05Nb0.55Ti0.55O3陶瓷中V2O5的存在状态.LiVO3相的生成克服了单体V2O5与TiO2键合引起颗粒间的团聚而导致料浆粘度异常增大,改善料浆的特性,其降低烧结温度的效果、微波介电性能均优于预烧前和预烧后引入V2O5未热处理制备的试样.低温烧结Li1.05Nb0.55Ti0.55O3陶瓷与Ag电极能较好匹配,制备出体积为4.5 mm×3.2 mm×2.0 mm,通带为1.65～2.15 GHz,通带内损耗最大值为1.567 dB,阻带为42.7 dB(1.45 GHz),驻波比＜2.0的片式多层高通滤波器.该滤波器适用于表面贴装技术,可用于移动通信、无线局域网及卫星定位系统.     

Al2O3对CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃晶化和性能的影响

以CaO-Al2O3-SiO2三元系微晶玻璃为研究对象,从玻璃析晶动力学方面进行研究,通过DTA和SEM等分析方法,对微晶玻璃析晶行为进行研究,利用析晶活化能E和析晶参数n值来分析析晶机理;实验结果表明:析晶参数n=2,体系属于整体析晶。随着Al2O3含量的增加,析晶温度有升高的趋势,析晶活化能增大,有利于玻璃的烧结;试样密度增大,显微硬度增加。     

ZrO2-Al2O3复相陶瓷的研究

以纳米ZrO 、微米Al O 为原料,采用无压烧结方式制备了ZTA 复相陶瓷。结果表明:nano-ZrO 的 2 2 3 2加入有利于制备细晶ZTA 复相陶瓷。此外,nano-ZrO 的加入对 Al O 陶瓷的显微结构也产生影响,ZrO 颗粒以 2 2 3 2“晶内型”和晶界型两种形式存在。合理的配方组成及制备工艺有利于 Z r O 以四方亚稳相存在。Z r O 含量为 2 23 0 w t % 时,其四方相含量可达 6 9 %,有利于应力诱导相变增韧,该 Z T A 复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性分别达到 604MPa、6.87MPa·m1/2。     

Bi2O3及MnO2掺杂对[(Pb,Ca) La](Fe,Nb)O3介质陶瓷结构及微波性能的影响

研究了Bi2O3及MnO2掺杂量对[(Pb0.5Ca0.5)0.92La0.08](Fe0.5Nb0.5)O3陶瓷结构及介电性能的影响.结果表明Bi2O3及MnO2均是良好的烧结助剂,可降低体系的烧结温度60～100 ℃,同时提高陶瓷的密度.XRD图谱证明当MnO2的质量分数≤2%时,陶瓷为钙钛矿相及焦绿石相,表明Mn4+进入主相晶格,而Bi2O3的掺杂会使体系中出现未知第三相.随MnO2的增加,陶瓷的介电常数先增加后减小,同时使品质因数及谐振频率温度系数的单调下降.Bi2O3的掺杂则会使陶瓷介电常数及谐振频率温度系数升高,而品质因数下降.Bi2O3及MnO2的联合掺杂比单一掺杂更有效地降低了陶瓷的烧结温度,达100～140 ℃,且在低温烧结条件下有比单一掺杂时更好的微波介电性能.其中当Bi2O3和MnO2的质量比k=1,2种添加物总质量分数w=1%,烧结条件为1 050 ℃,保温4 h,陶瓷的相对介电常数εr,品质因数(Q)与谐振频率(f)的乘积Qf以及谐振频率温度系数分别为91.1, 4 870 GHz和18.5×10-6/℃.