CuO助燒劑液相化學包覆Zn2SiO4陶瓷的結構和微波介電性能.pdf

1、隨著信息技術的迅猛發(fā)展，電子線路日益趨于小型化、集成化和高頻化。多層陶瓷共燒技術得到快速發(fā)展。Zn2SiO4系列材料具有比較低的介電損耗(理想的品質因數(shù)為219000GHz)、穩(wěn)定的介電常數(shù)(εr=6.6)和高的熱導率，適合作為介質基板材料，但是 Zn2SiO4陶瓷固有燒結溫度在1300℃以上，為達到與低熔點金屬(Ag熔點961℃、Cu熔點1064℃)共燒的目的，就必須降低陶瓷的燒結溫度。最常用的降低燒結溫度的方法是向陶瓷中添加助燒劑，

2、但助燒劑的加入會對陶瓷的介電性能產生負面的影響，所以本文采用沉淀法和置換法制備 CuO包覆的Zn1.8SiO3.8陶瓷，試圖在降低燒結溫度的同時減小助燒劑對陶瓷介電性能的惡化，通過對沉淀法和置換法制備 CuO包覆的 Zn1.8SiO3.8陶瓷的物相組成、燒結特性、顯微結構和微波介電性能的研究，探討了 Zn1.8SiO3.8陶瓷低溫燒結機制，致密化過程和 CuO在陶瓷基體內的分布情況，并與固相法、直接抽濾法進行對比。相較于傳統(tǒng)的燒結，微波

3、燒結能夠實現(xiàn)材料的整體加熱，不僅能夠降低燒結溫度，縮短燒結時間，而且能夠影響晶粒的發(fā)育過程，控制材料的顯微結構。本文對Zn1.8SiO3.8陶瓷進行微波燒結，研究微波燒結對Zn1.8SiO3.8陶瓷的燒結行為、物相組成、微觀結構和微波介電性能的影響。
　　本研究主要內容包括：⑴沉淀法和置換法包覆CuO的低溫燒結機制是液相燒結。可將Zn1.8SiO3.8陶瓷的燒結溫度由1350℃降低到1000℃，使Zn1.8SiO3.8陶瓷滿足與銅

4、電極，銀鈀合金電極共燒。⑵沉淀法制備4wt％CuO包覆的 Zn1.8SiO3.8陶瓷，在1000℃燒結3h，可得到最佳的微波介電性能：εr=6.5，Q·f=63151GHz，τf=-35ppm/℃。置換法引入CuO，當 CuO包覆量為5wt%時，經1000℃燒結3h的 Zn1.8SiO3.8陶瓷具有最佳的微波介電性能：εr=6.5，Q·f=67341GHz，τf=-23ppm/℃，其品質因數(shù)要遠高于固相混合法(39373GHz)和直接抽

5、濾法(53803GHz)的品質因數(shù)，可以認為沉淀法和置換法引入 CuO在降低溫度的同時減小了助燒劑對陶瓷微波介電性能的惡化。⑶微波燒結法降低了Zn1.8SiO3.8陶瓷的燒結溫度約50℃，且大大縮短了保溫時間，僅為傳統(tǒng)燒結保溫時間的1/6，Zn1.8SiO3.8陶瓷在1300℃微波燒結30min，具有優(yōu)異的的微波介電性能：εr=6.3，Q·f=83357GHz，τf=-37.7ppm/℃。⑷微波燒結的 Zn1.8SiO3.8陶瓷的主晶相