论文部分内容阅读
近年来,随着微波通讯技术的高速发展,以微波介质陶瓷为基础的微波元器件逐渐趋向于小型化、集成化。为满足此要求,利用低温共烧陶瓷技术设计、制造多层片式集成电路微波元器件已成为当今材料领域研究重点。从环境保护、降低生产成本角度考虑,低温共烧陶瓷技术要求微波介质陶瓷材料能与Ag、Cu等熔点较低的金属电极共烧且具有优良的微波介电性能。因此,目前降低烧结温度以满足与Ag、Cu等电极共烧是微波介质陶瓷材料研究的热点之一。ZnO-Nb2O5系微波介质陶瓷材料具有较好的微波介电性能,烧结温度仅为1200℃,非常有望成为满足低温共烧陶瓷技术要求的微波介质陶瓷材料。因此,本文选择ZnO-Nb2O5系微波介质陶瓷材料作为研究对象,采用固相反应法合成ZnNb2O6陶瓷粉体并研究了预烧工艺对ZnNb2O6陶瓷微波介电性能的影响规律,引入TiO2对ZnNb2O6陶瓷掺杂改性并研究了其对陶瓷微波介电性能的影响规律,采用分步固相反应法合成ZnTiNb2O8陶瓷粉体并研究了ZnTiNb2O8陶瓷低温烧结。所得主要研究结果如下:1.ZnNb2O6陶瓷粉体的合成及预烧工艺对ZnNb2O6陶瓷性能的影响采用固相反应法,在1000℃煅烧3h可以合成纯相ZnNb2O6陶瓷粉体。适当提高预烧温度有利于晶相的发育完全获得尺寸较大、均匀的晶粒。经1000℃预烧的ZnNb2O6陶瓷粉体在1200℃烧结3h后具有较好的微波介电性能:εr=23.9,Q×f=76071GHz,τf=-60.9ppm/℃。2.引入TiO2对ZnNb2O6陶瓷微波介电性能的影响掺杂TiO2可使ZnNb2O6陶瓷的烧结温度降低到1150℃。随着TiO2掺杂量的增大,ZnNb2O6陶瓷的物相组成和显微结构发生明显改变,介电常数逐渐增大,品质因数逐渐减小,谐振频率温度系数逐渐趋近于零。ZnNb2O6-1.5TiO2陶瓷在1150℃烧结3h具有良好的微波介电性能:εr=46.2,Q×f=48000GHz,τf=-8ppm/℃。3.ZnTiNb2O8陶瓷粉体的合成和ZnTiNb2O8陶瓷低温烧结以ZnO、Nb2O5和TiO2为原料,采用分步固相反应法在1100℃煅烧3h可以合成ZnTiNb2O8陶瓷粉体。Cu粉的引入及其氧化可以有效地将ZnTiNb2O8陶瓷的烧结温度从1200℃降低至950℃。Cu粉的添加量大于3.0wt.%有第二相生成。添加3.0wt.%Cu粉的ZnTiNb2O8陶瓷在950℃烧结3h后所得的综合介电性能最佳,最佳微波介电性能为:εr=30.2,Q×f=27537GHz,τ-f=-57.1ppm/℃。