釩酸鋇基低介LTCC微波介質復相陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、低介LTCC微波介質陶瓷是制備微波介質基板、介質天線以及其他無線通信組件的關鍵材料,在微波通信領域中有著廣泛的應用。本文以正諧振頻率溫度系數微波介質材料Ba3(VO4)2為基,制備了Ba3(VO4)2-Zn2-xSiO4-x以及Ba3(VO4)2-LiMg0.9Zn0.1PO4兩種近零溫度系數的具有低溫共燒特性的微波介質復相陶瓷。通過XRD、SEM、EDS、拉曼光譜以及矢量網絡分析儀等儀器研究了材料的組成、制備工藝、內部晶體的微觀結構對

2、陶瓷微波介電性能的影響,論文的主要研究內容包括:
　　首先采用ZnO缺位的方法合成硅酸鋅粉體,XRD結果表明Zn/Si比為1.87:1組分的Zn1.87SiO3.87中無ZnO第二相。并制備了(1-y)Ba3(VO4)2-yZn1.87SiO3.87復相陶瓷,研究了兩相的含量對材料的燒結致密化行為、相結構以及微波介電性能的影響。XRD、SEM與拉曼圖譜結果表明,復相陶瓷中基體為Ba3(VO4)2及Zn1.87SiO3.87,并有少

3、量富硅第二相出現。當y=0.4時,復相陶瓷可以得到近零的τf值,且樣品在1100℃燒結的微波介電性能如下:εr~9.3,Q×f~24000GHz,τf~-0.4ppm/℃。其次,為了降低復相陶瓷的燒結溫度,在組分為0.5Ba3(VO4)2-0.5Zn1.87SiO3.87的材料中添加少量B2O3,可與Zn1.87SiO3.87基體中殘余SiO2無定形相形成低熔點液相,實現低溫燒結。此外,B2O3-SiO2低熔點液相的形成還抑制了基體中富

4、硅相的形成,從而提升了材料的微波介電性能。其中組分為0.5Ba3(VO4)2-0.5Zn1.87SiO3.87-3wt％B2O3在925℃燒結的τf值為0.5ppm/℃,Q×f值為40800GHz,是一種具有優(yōu)異性能的LTCC微波介質材料。
　　通過固相法制備了(1-x)Ba3(VO4)2-xLiMg0.9Zn0.1PO4(x=0.4-0.65)復相陶瓷,XRD與SEM結果表明在復相陶瓷的主晶相為Ba3(VO4)2以及LiMg0.

5、9Zn0.1PO4,此外從拉曼圖譜中可以看到復相陶瓷中出現少量Zn3(VO4)2以及LiZnPO4第二相。隨著x值的降低,Zn3(VO4)2以及LiZnPO4含量呈降低趨勢,且當x≤0.45時LiZnPO4相消失。由于Zn3(VO4)2具有較低的熔點~860℃,所以它的出現大大降低了復相陶瓷的燒結溫度,并在800℃左右實現最高燒結密度。復相陶瓷的τf值可以通過調節(jié)兩相含量實現,且0.55Ba3(VO4)2-0.45LiMg0.9Zn0.