低介電常數(shù)熔融石英陶瓷材料的研究.pdf

1、熔融石英陶瓷作為一種具有優(yōu)良化學(xué)性及機(jī)械性能的材料，從上世紀(jì)50年代開(kāi)始就被作為制造導(dǎo)彈天線罩的主要材料。熔融石英陶瓷具有極低的介電常數(shù)，材料的這一特點(diǎn)引起了研究人員的注意，材料具有較低的介電常數(shù)可以制造出適用于較高頻的微波器件。近年來(lái)，隨著移動(dòng)通信技術(shù)的高速發(fā)展，微波通信事業(yè)也得到了較大的提高。為了適應(yīng)目前通信設(shè)備往更高的集成度、更廣泛的應(yīng)用方面的發(fā)展，微波器件作為微波電路的核心，其長(zhǎng)久以來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是逐步實(shí)現(xiàn)元件的微型化、高頻化。作

2、為微波器件的載體，微波介質(zhì)材料的好壞直接影響器件的使用頻率及性能高低。研究人員針對(duì)應(yīng)用于不同頻段的微波介質(zhì)材料進(jìn)行了大量的研究，制備出能夠滿足一定頻率范圍使用且損耗低的基板材料對(duì)微波器件的發(fā)展有著很重要的意義。
　　本文以低介電常數(shù)的熔融石英陶瓷為研究對(duì)象，首先對(duì)石英的晶相轉(zhuǎn)變進(jìn)行研究，以此為理論基礎(chǔ)，通過(guò)固相合成法制備出熔融石英陶瓷的制備工藝，并對(duì)得到的材料進(jìn)行多方面的分析，特別是對(duì)材料進(jìn)行介電性能及微波性能的研究；隨后通過(guò)摻入

3、不同的雜質(zhì)對(duì)材料進(jìn)行改性，并就摻雜劑對(duì)材料的影響進(jìn)行深入的研究，使得熔融石英陶瓷的性能得到進(jìn)一步的優(yōu)化。
　　對(duì)于未摻雜的熔融石英材料，利用固相合成法采取快速升溫，短時(shí)保溫的燒結(jié)工藝進(jìn)行燒結(jié)。得到的樣品的性能與其內(nèi)部產(chǎn)生的晶相種類有較大的聯(lián)系，晶相間的相互轉(zhuǎn)變受燒結(jié)溫度的影響較大。通過(guò)在多個(gè)溫度下進(jìn)行燒結(jié)實(shí)驗(yàn)，綜合性能比較，當(dāng)樣品在1150℃保溫1h燒結(jié)時(shí)，其體積密度?=2.165g/cm3，較低燒結(jié)溫度下致密度達(dá)到98.2％，相

4、對(duì)介電常數(shù) r?=3.40，介電損耗?tg=6.86×10-4，Qf=12000。
　　在確定了熔融石英陶瓷基本的燒結(jié)工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)材料進(jìn)行摻雜研究。首先進(jìn)行硼酸摻雜的系統(tǒng)研究，硼酸在燒結(jié)過(guò)程中能夠?qū)Σ牧现械木噙M(jìn)行抑制。在確定硼酸的摻雜量后，分別進(jìn)行了復(fù)合摻雜 MgO、Al2O3及 MnO的一系列研究，研究發(fā)現(xiàn)，MgO的摻雜提高了材料的燒結(jié)致密度，Al2O3及 MnO的摻雜改善了材料的介電性能，分別增大了介電常數(shù)降低了介電損耗