Li2ZnTi3O8系微波介質(zhì)陶瓷低溫?zé)Y(jié)及離子置換的研究.pdf

1、Li2ZnTi3O8基微波介質(zhì)陶瓷具有優(yōu)異的微波介電性能,較低的燒結(jié)溫度(1075℃),如果能將該陶瓷的燒結(jié)溫度降低至900℃以下,使其可與Ag共燒,并且保持較高的εr和Q×f值,將是理想的LTCC介質(zhì)材料。
　　本文首先系統(tǒng)研究了Li2ZnTi3O8陶瓷的燒結(jié)特性、物相組成、顯微結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)與性能的相互關(guān)系等一系列基礎(chǔ)和技術(shù)問(wèn)題,確立了制備Li2ZnTi3O8陶瓷的最佳制備工藝。Li2ZnTi3O8陶瓷在預(yù)燒900℃,二次球磨4h

2、,燒結(jié)1080℃時(shí)獲得最佳微波介電性能:εr=25.4,Q×f=76,600 GHz,τf=-11.6 ppm/℃。
　　為了實(shí)現(xiàn) Li2ZnTi3O8陶瓷的低溫?zé)Y(jié),分別摻雜 H3BO3、MgO-B2O3-SiO2(MBS)、ZnO-B2O3-SiO2(ZBS)三種燒結(jié)助劑。添加1.0 wt％的H3BO3能夠?qū)⑻沾傻臒Y(jié)溫度降低至880℃,1.0 wt%H3BO3+Li2ZnTi3O8陶瓷在880℃燒結(jié)4h時(shí)獲得最佳微波介電性能

3、:εr=25.9,Q×f=50,200GHz,τf=-6.8 ppm/℃;添加2.0 wt%的MBS或ZBS玻璃都能在900℃時(shí)成瓷,其中,2.0 wt%MBS+Li2ZnTi3O8陶瓷在900℃燒結(jié)4h時(shí)獲得最佳微波介電性能:εr=25.4,Q×f=56,200GHz,τf=-9.9 ppm/℃;2.0 wt%ZBS+Li2ZnTi3O8陶瓷在900℃燒結(jié)4h時(shí)獲得最佳微波介電性能:εr=24.4,Q×f=52,400GHz,τf=-

4、14.4 ppm/℃。
　　為了改善 Li2ZnTi3O8陶瓷的微波介電性能,研究 A位和B位離子置換對(duì)Li2ZnTi3O8陶瓷結(jié)構(gòu)與性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),在Li2Zn(Ti1-xSnx)3O8體系中,Sn4+取代Ti4+能夠提高陶瓷的Q×f值,但卻減小了陶瓷的介電常數(shù)和諧振頻率溫度系數(shù)。當(dāng)x=0.2,在1080℃燒結(jié)4h獲得最佳微波介電性能:εr=22.1,Q×f=79,500 GHz,τf=-24 ppm/℃。在Li2Zn(T

5、i1-xZrx)3O8體系中,Zr4+取代Ti4+改善了陶瓷的諧振頻率溫度系數(shù),但降低了陶瓷的介電常數(shù)和Q×f值,當(dāng) x=0.2,在1120℃下燒結(jié)4h時(shí)獲得最佳微波介電性能:εr=22.6,Q×f=66,500 GHz,τf=-8.7 ppm/℃。在Li2(Zn1-xMgx)Ti3O8體系中,Mg2+取代Zn2+雖然降低了陶瓷的Q×f值,但提高了陶瓷的介電常數(shù),且大大改善了諧振頻率溫度系數(shù),當(dāng)x=0.8,在1080℃下燒結(jié)4h時(shí)獲得最