ZnO-Nb2O5基微波介質陶瓷的制備及性能研究.pdf

1、近年來，隨著微波通訊技術的高速發(fā)展，以微波介質陶瓷為基礎的微波元器件逐漸趨向于小型化、集成化。為滿足此要求，利用低溫共燒陶瓷技術設計、制造多層片式集成電路微波元器件已成為當今材料領域研究重點。從環(huán)境保護、降低生產成本角度考慮，低溫共燒陶瓷技術要求微波介質陶瓷材料能與 Ag、Cu等熔點較低的金屬電極共燒且具有優(yōu)良的微波介電性能。因此，目前降低燒結溫度以滿足與Ag、Cu等電極共燒是微波介質陶瓷材料研究的熱點之一。
　　ZnO-Nb2O

2、5系微波介質陶瓷材料具有較好的微波介電性能，燒結溫度僅為1200℃，非常有望成為滿足低溫共燒陶瓷技術要求的微波介質陶瓷材料。因此，本文選擇 ZnO-Nb2O5系微波介質陶瓷材料作為研究對象，采用固相反應法合成ZnNb2O6陶瓷粉體并研究了預燒工藝對 ZnNb2O6陶瓷微波介電性能的影響規(guī)律，引入 TiO2對 ZnNb2O6陶瓷摻雜改性并研究了其對陶瓷微波介電性能的影響規(guī)律，采用分步固相反應法合成ZnTiNb2O8陶瓷粉體并研究了ZnTi

3、Nb2O8陶瓷低溫燒結。所得主要研究結果如下：
　　1．ZnNb2O6陶瓷粉體的合成及預燒工藝對ZnNb2O6陶瓷性能的影響
　　采用固相反應法，在1000℃煅燒3h可以合成純相 ZnNb2O6陶瓷粉體。適當提高預燒溫度有利于晶相的發(fā)育完全獲得尺寸較大、均勻的晶粒。經1000℃預燒的 ZnNb2O6陶瓷粉體在1200℃燒結3h后具有較好的微波介電性能：εr=23.9，Q×f=76071GHz，τf=-60.9ppm/℃。

4、r>　　2．引入TiO2對ZnNb2O6陶瓷微波介電性能的影響
　　摻雜 TiO2可使 ZnNb2O6陶瓷的燒結溫度降低到1150℃。隨著 TiO2摻雜量的增大，ZnNb2O6陶瓷的物相組成和顯微結構發(fā)生明顯改變，介電常數逐漸增大，品質因數逐漸減小，諧振頻率溫度系數逐漸趨近于零。ZnNb2O6-1.5TiO2陶瓷在1150℃燒結3h具有良好的微波介電性能：εr=46.2，Q×f=48000GHz，τf=-8ppm/℃。
　　

5、3．ZnTiNb2O8陶瓷粉體的合成和ZnTiNb2O8陶瓷低溫燒結
　　以 ZnO、Nb2O5和TiO2為原料，采用分步固相反應法在1100℃煅燒3h可以合成 ZnTiNb2O8陶瓷粉體。Cu粉的引入及其氧化可以有效地將 ZnTiNb2O8陶瓷的燒結溫度從1200℃降低至950℃。Cu粉的添加量大于3.0wt.％有第二相生成。添加3.0wt.%Cu粉的 ZnTiNb2O8陶瓷在950℃燒結3h后所得的綜合介電性能最佳，最佳微波介