Ca3LiAV3O12體系微波介質(zhì)陶瓷的低溫共燒結(jié)制備及性能研究.pdf

1、微波介質(zhì)陶瓷當(dāng)作一種具備優(yōu)良介電性能的新型功能陶瓷材料，已經(jīng)普遍使用到了移動(dòng)通信、微波通信、電子對(duì)抗及電子對(duì)抗設(shè)備中，并且極大促進(jìn)了相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。移動(dòng)通信和信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又對(duì)以微波陶瓷為基礎(chǔ)材料的微波電路元件提出了更高的需求：進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)微波電路元器件的微型化。低溫共燒陶瓷（LTCC）技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)電子元器件低成本以及小型化的重要途徑，廣泛應(yīng)用于通信等領(lǐng)域，而其中實(shí)現(xiàn)微波介質(zhì)陶瓷同高導(dǎo)電率的電極銀或者銅的共燒成為了一個(gè)關(guān)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(jié)溫度，使其達(dá)到能夠同Cu、Ag電極共燒已成為了今后發(fā)展的必然趨勢(shì)。
　　雖然添加低熔點(diǎn)的玻璃或適當(dāng)?shù)难趸锏葻Y(jié)助劑能有效的降低燒結(jié)溫度，但是，因燒結(jié)助劑的添加而產(chǎn)生的非晶相會(huì)明顯的降低微波陶瓷材料的微波特性。因此，當(dāng)前有很多學(xué)者將目光轉(zhuǎn)向了那些固有燒結(jié)溫度低的微波介質(zhì)陶瓷體系。本文主要研究了Ca3LiCoV3O12、Ca3LiNiV3O12、Ca3LiZnV3O12這三種微波介質(zhì)陶瓷材料

3、，將三種材料的原始粉末分別按照化學(xué)計(jì)量式進(jìn)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?jī)?nèi)容和成果如下：
　?。?）針對(duì)Ca3LiCoV3O12陶瓷分別制得了不同燒結(jié)溫度下的試樣，研究了其顯微結(jié)構(gòu)、燒結(jié)特性以及微波介電性能。研究表明：Ca3LiCoV3O12陶瓷在900℃能夠燒結(jié)致密，而且此時(shí)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(jīng)達(dá)

4、到了理論密度的93.8％；結(jié)合不同溫度下燒結(jié)制備的樣品的XRD圖譜和其相應(yīng)密度圖譜，表明其在800℃已經(jīng)能夠很好的結(jié)晶，隨著溫度的升高沒有第二相的產(chǎn)生，在不同溫度下燒結(jié)得到的樣品均呈現(xiàn)相同晶體結(jié)構(gòu)，晶粒呈現(xiàn)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(jié)合、沒有出現(xiàn)界面反應(yīng)、沒有發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，具備優(yōu)良的低溫?zé)Y(jié)匹配性和共燒特性，它是一種有實(shí)用價(jià)值的LTCC微波介質(zhì)陶瓷材料。
　?。?）Ca3LiNiV3O12陶瓷在90

5、0℃時(shí)燒結(jié)致密，并且此時(shí)具備較好的介電性能：εr=11.84；密度ρ=3.48g/cm3，已經(jīng)到達(dá)了理論密度的95.8％；其結(jié)晶狀況趨勢(shì)與CLCV相類似，晶粒呈現(xiàn)六方柱狀緊密排列。該陶瓷同樣具備優(yōu)良的低溫?zé)Y(jié)匹配性和共燒特性。
　　（3）Ca3LiZnV3O12陶瓷在875℃時(shí)燒結(jié)致密，并且此時(shí)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(jīng)達(dá)到了理論密

6、度的90.1％；其結(jié)晶狀況與以上兩者類似，晶粒呈現(xiàn)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?zé)Y(jié)匹配性和共燒特性。
　　（4）這三種陶瓷材料有以下共同點(diǎn)：不同溫度制備的試樣其密度隨燒結(jié)溫度的增加表現(xiàn)出先增加后減小的趨向；相對(duì)介電常數(shù)隨燒結(jié)溫度的增加均表現(xiàn)為先增加后減小的趨勢(shì)并與體積密度變化趨勢(shì)一致，相對(duì)介電常數(shù)變化取決于密度的變化；表現(xiàn)出類似的晶體結(jié)構(gòu)，其三者歸屬于同一體系，性質(zhì)相似。其中由于CLZV的結(jié)晶狀