Ca3LiAV3O12體系微波介質陶瓷的低溫共燒結制備及性能研究.pdf

1、微波介質陶瓷當作一種具備優(yōu)良介電性能的新型功能陶瓷材料，已經普遍使用到了移動通信、微波通信、電子對抗及電子對抗設備中，并且極大促進了相關領域的發(fā)展。移動通信和信息科學技術的發(fā)展又對以微波陶瓷為基礎材料的微波電路元件提出了更高的需求：進一步實現微波電路元器件的微型化。低溫共燒陶瓷（LTCC）技術已成為實現電子元器件低成本以及小型化的重要途徑，廣泛應用于通信等領域，而其中實現微波介質陶瓷同高導電率的電極銀或者銅的共燒成為了一個關鍵。所以如何

2、在保證陶瓷良好介電性能的前提下，降低其燒結溫度，使其達到能夠同Cu、Ag電極共燒已成為了今后發(fā)展的必然趨勢。
　　雖然添加低熔點的玻璃或適當的氧化物等燒結助劑能有效的降低燒結溫度，但是，因燒結助劑的添加而產生的非晶相會明顯的降低微波陶瓷材料的微波特性。因此，當前有很多學者將目光轉向了那些固有燒結溫度低的微波介質陶瓷體系。本文主要研究了Ca3LiCoV3O12、Ca3LiNiV3O12、Ca3LiZnV3O12這三種微波介質陶瓷材料

3、，將三種材料的原始粉末分別按照化學計量式進行混合球磨，采用傳統(tǒng)的固相法來制備得到陶瓷樣品，具體的研究內容和成果如下：
　?。?）針對Ca3LiCoV3O12陶瓷分別制得了不同燒結溫度下的試樣，研究了其顯微結構、燒結特性以及微波介電性能。研究表明：Ca3LiCoV3O12陶瓷在900℃能夠燒結致密，而且此時具備較好的介電性能：εr=15.32；τf=-57.31ppm/℃；Q×f=22957GHz；密度ρ=3.41g/cm3，已經達

4、到了理論密度的93.8％；結合不同溫度下燒結制備的樣品的XRD圖譜和其相應密度圖譜，表明其在800℃已經能夠很好的結晶，隨著溫度的升高沒有第二相的產生，在不同溫度下燒結得到的樣品均呈現相同晶體結構，晶粒呈現橢球形緊密排列。該陶瓷同銀電極能夠在900℃共燒，并且緊密結合、沒有出現界面反應、沒有發(fā)生擴散現象，具備優(yōu)良的低溫燒結匹配性和共燒特性，它是一種有實用價值的LTCC微波介質陶瓷材料。
　?。?）Ca3LiNiV3O12陶瓷在90

5、0℃時燒結致密，并且此時具備較好的介電性能：εr=11.84；密度ρ=3.48g/cm3，已經到達了理論密度的95.8％；其結晶狀況趨勢與CLCV相類似，晶粒呈現六方柱狀緊密排列。該陶瓷同樣具備優(yōu)良的低溫燒結匹配性和共燒特性。
　?。?）Ca3LiZnV3O12陶瓷在875℃時燒結致密，并且此時具備較好的介電性能：εr=10.92；τf=-63.57ppm/℃；Q×f=45143GHz；密度ρ=3.26g/cm3，已經達到了理論密

6、度的90.1％；其結晶狀況與以上兩者類似，晶粒呈現橢球形緊密排列。此陶瓷同銀電極可以在875℃共燒，具備良好的低溫燒結匹配性和共燒特性。
　?。?）這三種陶瓷材料有以下共同點：不同溫度制備的試樣其密度隨燒結溫度的增加表現出先增加后減小的趨向；相對介電常數隨燒結溫度的增加均表現為先增加后減小的趨勢并與體積密度變化趨勢一致，相對介電常數變化取決于密度的變化；表現出類似的晶體結構，其三者歸屬于同一體系，性質相似。其中由于CLZV的結晶狀