CaZrO3,ZnAl2O4和Zn2SiO4微波介質(zhì)陶瓷的低溫?zé)Y(jié).pdf

1、微波介質(zhì)陶瓷是一種近年來迅速發(fā)展起來的新型功能陶瓷，作為諧振器、濾波器、介質(zhì)天線、介質(zhì)導(dǎo)波回路等微波元器件而被廣泛應(yīng)用于移動通訊、衛(wèi)星通訊和軍事雷達(dá)等方面。近年來微波通訊技術(shù)發(fā)展迅速，要求通訊終端盡可能小型化、集成化、多功能、低成本。為滿足此要求，利用低溫共燒陶瓷技術(shù)制造多層片式微波元器件，使微波介質(zhì)陶瓷材料與低熔點(diǎn)的 Ag或 Cu電極共燒成為研究熱點(diǎn)。CaZrO3陶瓷因其具有合適的介電常數(shù)和較低的介電損耗在微波條件下作為電容器以及介質(zhì)

2、諧振器有很好的實(shí)用價值，但是其燒結(jié)溫度特別高，大大增加了其在實(shí)際應(yīng)用中制作成本。在低介陶瓷體系中，ZnAl2O4和 Zn2SiO4微波介質(zhì)陶瓷材料都具有較低的介電常數(shù)和超高的品質(zhì)因數(shù)，在電路封裝和介質(zhì)諧振天線等微波器件中有廣泛的應(yīng)用，但是 ZnAl2O4陶瓷材料的燒結(jié)溫度特別高，而Zn2SiO4陶瓷材料在達(dá)到低溫?zé)Y(jié)的同時，微波介電性能則被惡化的很厲害，導(dǎo)致實(shí)用性太差。因此，本文以 CaZrO3、ZnAl2O4和 Zn2SiO4微波介質(zhì)

3、陶瓷為研究對象，通過添加 ZnO-B2O3-SiO2(ZBS)玻璃、Li2O-B2O3-SiO2(LBS)玻璃到 CaZrO3和 ZnAl2O4陶瓷，采用液相包覆技術(shù)引入 CuO到 Zn2SiO4陶瓷，研究燒結(jié)助劑對陶瓷物相組成、燒結(jié)特性、微觀形貌和介電性能的影響。并探討了 Zn2SiO4陶瓷低溫?zé)Y(jié)機(jī)制和致密化過程。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴純的CaZrO3陶瓷經(jīng)1550℃燒結(jié)3h致密，其微波介電性能為：εr=30， Q×f=

4、15000GHz，τf=-26.5×10-6/℃。通過添加 ZnO-B2O3-SiO2玻璃、Li2O-B2O3-SiO2玻璃等燒結(jié)助劑可以有效地降低其燒結(jié)溫度，并保持較好的微波介電性能。⑵添加ZBS玻璃可以將 CaZrO3陶瓷的燒結(jié)溫度從1550℃降低至1000℃。當(dāng) ZBS玻璃的添加量為15wt％時，1000℃燒結(jié)3h的 CaZrO3陶瓷具有較好的微波介電性能：εr=25，Q×f=8584GHz，τf=-45×10-6/℃。⑶添加LB

5、S玻璃可以將CaZrO3陶瓷的燒結(jié)溫度從1550℃降低至900℃。當(dāng) LBS玻璃的添加量為9wt%時，900℃燒結(jié)3h的 CaZrO3陶瓷具有優(yōu)異的微波介電性能：εr=28，Q×f=9359GHz，τf=-10×10-6/℃。⑷純的ZnAl2O4陶瓷需經(jīng)1600℃燒結(jié)4h才能致密，其微波介電性能為εr=8，Q×f=50200GHz，τf=-63×10-6/℃。通過添加 Li2O-B2O3-SiO2玻璃，研究其對ZnAl2O4陶瓷燒結(jié)性能

6、和微波介電性能的影響。添加LBS玻璃可以將 ZnAl2O4陶瓷的燒結(jié)溫度由1600℃降低至1250℃。當(dāng) LBS玻璃的添加量為6wt%時，1250℃燒結(jié)3h的 ZnAl2O4陶瓷具有較好的微波介電性能：εr=7.6，Q×f=24000GHz，τf=-58×10-6/℃。⑸Zn2SiO4陶瓷在未添加燒結(jié)助劑的情況下，經(jīng)1350℃燒結(jié)3h達(dá)到致密化，微波介電性能為εr=6.3，Q×f=58482GHz，τf=-42×10-6/℃。分別采用傳

7、統(tǒng)固相法和液相包覆法引入 CuO到 Zn2SiO4陶瓷中，可以在不同程度上降低其燒結(jié)溫度，并保持較好的微波介電性能。液相包覆CuSO4可以把Zn2SiO4陶瓷燒結(jié)溫度由1350℃降低至1000℃。當(dāng)CuSO4濃度為1.0mol/L時，1000℃燒結(jié)3h的 Zn2SiO4陶瓷具有優(yōu)異的微波介電性能：εr=6.8，Q×f=53803GHz，τf=-47×10-6/℃。⑹通過XRD、SEM、和TEM等分析手段，研究了低溫?zé)Y(jié)Zn2SiO4陶瓷