ZnAl2O4系微波介質(zhì)陶瓷的制備及其微波介電性能的研究.pdf

1、本文以ZnAl2O4系微波介質(zhì)陶瓷為研究對象,通過添加TiO2和SrTiO3來調(diào)節(jié)體系諧振頻率溫度系數(shù),提高體系的微波介電性能;對0.79ZnAl2O4-0.21TiO2陶瓷的預(yù)燒溫度、二次球磨時間等制備工藝進行了研究,探索制備0.79ZnAl2O4-0.21TiO2陶瓷體系的最佳工藝參數(shù);通過添加助熔劑(ZBS玻璃和H3BO3),研究了0.79ZnAl2O4-0.21TiO2微波介質(zhì)陶瓷的低溫?zé)Y(jié)特性和微波介電性能。
　　首先,

2、本文采用傳統(tǒng)的固相陶瓷工藝制備(1-x)ZnAl2O4-xTiO2微波介質(zhì)陶瓷,系統(tǒng)研究了不同TiO2添加量對陶瓷的燒結(jié)行為、物相組成、顯微形貌以及微波介電性能的影響,當(dāng)TiO2添加量為0.21mol時,0.79ZnAl2O4-0.21TiO2陶瓷體系達(dá)到最佳微波介電性能,:εr=12.16,Q·f=78954GHz,τf=-2.2ppm/℃。用相同方法研究了(1-x)ZnAl2O4-xSrTiO3微波介質(zhì)陶瓷,當(dāng)添加0.06molSr

3、TiO3時,0.94ZnAl2O4-0.06SrTiO3在1475℃下燒結(jié)后,微波介電性能為εr=11.27,Q·f=41487GHz,τf=+7.5ppm/℃。
　　其次,研究了陶瓷的固相合成制備工藝參數(shù)對0.79ZnAl2O4-0.21TiO2陶瓷體系介電性能的影響,通過改變預(yù)燒溫度和二次球磨時間,得到了性能優(yōu)良、致密度很高的0.79ZnAl2O4-0.21TiO2陶瓷,最佳工藝參數(shù)為預(yù)燒溫度為1050℃,二次球磨時間24h,

4、燒結(jié)溫度為1300℃。
　　最后,為了有效降低0.79ZnAl2O4-0.21TiO2陶瓷體系的燒結(jié)溫度,滿足LTCC應(yīng)用的需求,通過分別添加ZBS玻璃和H3BO3,系統(tǒng)地研究了兩種助熔劑對0.79ZnAl2O4-0.21TiO2陶瓷體系低溫?zé)Y(jié)的影響、作用機理以及微波介電性能的影響。通過XRD、SEM等實驗方法,揭示了摻雜不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)ZBS玻璃的0.79ZnAl2O4-0.21TiO2陶瓷的物相組成、微觀結(jié)構(gòu)與介電性能的關(guān)系。當(dāng)

5、添加12wt％ZBS玻璃,在950℃下燒結(jié)時,可獲得滿足LTCC要求的微波介電性能:εr=11.2,Qf=18085GHz,τf=-26ppm/℃。添加0.5wt%H3BO3的0.79ZnAl2O4-0.21TiO2陶瓷在1250℃下燒結(jié)得到的微波介電性能為:εr=12.02,Q·f=80120GHz,τf=-2.1ppm/℃。添加2wt%H3BO3的0.79ZnAl2O4-0.21TiO2陶瓷1200℃下燒結(jié)得到微波介電性能:εr=1