微帶濾波器用高K介質(zhì)陶瓷材料研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代通訊設(shè)備向著小型化、高頻率化和集成化的飛速發(fā)展，對(duì)微帶線陶瓷濾波器的大小和工作頻率的要求也越來(lái)與高。這不僅僅對(duì)濾波器設(shè)計(jì)提出了更高的要求，對(duì)濾波器介質(zhì)基板材料的各項(xiàng)性能的要求也越來(lái)越高。本文正是從上述要求出發(fā)，研究了相對(duì)介電常數(shù)為25左右，諧振頻率溫度系數(shù)趨近于0的微波介質(zhì)陶瓷材料的配方。以0.85MgTiO3-0.15Ca0.6La0.8/3TiO3微波介質(zhì)陶瓷材料(以下簡(jiǎn)稱為85MLC)為研究對(duì)象，系統(tǒng)的研究了非化學(xué)計(jì)量比，

2、ZnO摻雜，Co2O3摻雜，Nd2O3摻雜，SnO2摻雜對(duì)材料的物相組成，微觀形貌，介電性能的影響。
　　采用固相反應(yīng)法，在本實(shí)驗(yàn)室合成了0.85MgTiO3-0.15Ca0.6La0.8/3TiO3陶瓷，并對(duì)其物相組成，微觀結(jié)構(gòu)及微波介電性能進(jìn)行了表征。XRD結(jié)果表明85MLC陶瓷的主晶相為MgTiO3，次晶相為Ca0.6La0.8/3TiO3，并且伴有少量的雜相MgTi2O5。85MLC的最佳燒結(jié)溫度為1255℃，燒結(jié)溫度過(guò)高

3、會(huì)導(dǎo)致陶瓷晶粒的不正常生長(zhǎng)，陶瓷樣品的致密度變低。
　　揭示了非化學(xué)計(jì)量比對(duì)85MLC體系陶瓷晶相組成、微觀形貌及介電性能的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明鈦缺失或者過(guò)量對(duì)85MLC陶瓷的晶相組成基本無(wú)影響。鈦的缺失使得陶瓷樣品表面出現(xiàn)了氣孔，當(dāng)鈦的含量增加時(shí)，氣孔消失，陶瓷變得致密，這表明TiO2的摻入可以提高陶瓷的致密度，但是當(dāng)體系中鈦含量較多時(shí)，體系中生成了更多的MgTi2O5雜相，對(duì)陶瓷樣品的性能產(chǎn)生了不利影響
　　研究了Zn

4、O摻雜對(duì)85MLC陶瓷的物相組成、微觀形貌及微波介電性能的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)果表明，ZnO可以促進(jìn)陶瓷晶粒的生長(zhǎng)，從而提升了致密度，略微提升了陶瓷樣品的相對(duì)介電常數(shù)。然而由于ZnO的易揮發(fā)性導(dǎo)致了體系中TiO2的含量相對(duì)較多，隨著ZnO摻雜量的增多，體系中的雜相略微增多，些許惡化了陶瓷的Q×f值。
　　研究了Co2O3的摻雜對(duì)85MLC陶瓷的物相組成、微觀形貌及微波介電性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明少量的Co2O3的摻雜可抑制體系中雜

5、相MgTi2O5的產(chǎn)生，從而改善陶瓷材料的Q×f值。但當(dāng)Co2O3的摻雜量過(guò)多后，又會(huì)產(chǎn)生新的雜相Mg2TiO4，惡化了陶瓷材料的性能。
　　研究了Nd2O3的摻雜對(duì)85MLC陶瓷晶相結(jié)構(gòu)、微觀形貌及介電性能的影響規(guī)律。分析發(fā)現(xiàn)由于Nd3+離子的離子極化率較La3+離子的離子極化率要低，導(dǎo)致陶瓷體系的相對(duì)介電常數(shù)有所降低,與此同時(shí)體系的Q×f值也有所降低。但是當(dāng)x=0.2時(shí)，陶瓷樣品的諧振頻率溫度系數(shù)最接近于零。
　　研究了

6、SnO2摻雜對(duì)85MLC陶瓷的物相組成、有序度、微觀形貌及介電性能的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明SnO2少量摻雜可有有效地提高陶瓷的燒結(jié)致密度，由于SnO2的在高溫下極容易揮發(fā)，陶瓷表面出現(xiàn)了大量的氣孔，然而陶瓷內(nèi)部相較與陶瓷表面氣孔要少，十分致密。
　　在本課題所研究中，獲得如下具有較優(yōu)微波性能的體系(測(cè)試頻率6.2GHz)：
　　(1)0.85Mg0.90Zn0.10TiO3-0.15Ca0.6La0.8/3TiO3：εr=2

7、5.04，Q×f=43363GHz。
　　(2)Mg0.85Ca0.09La0.04Ti0.95O3：εr=23.49，Q×f=55984 GHz，τf=+3.28ppm/℃。
　　(3)0.85MgTiO3-0.15Ca0.6La0.6/3Nd0.2/3TiO3：εr=24.76，Q×f=47500GHz，τf=+0.5ppm/℃。
　　(4)0.85MgTiO3-0.15Ca0.6La0.8/3TiO3-0.010