低溫燒結(Zn1-xMgx)2SiO4基陶瓷的微波介電性能研究.pdf

1、隨著高頻段的開發(fā)與利用，人們提出了LTCC技術來實現(xiàn)微波器件的疊層式設計以滿足信號的高質量與高速度傳播，因此在LTCC技術中有廣泛應用前景的高微波性能、低燒結溫度的低介電常數(shù)微波陶瓷成為當今研究的熱點。綜合考慮材料的性能與成本，本文以(Zn1-xMgx)2SiO4體系陶瓷為研究對象，通過密度測量、XRD、SEM及介電性能分析獲得高性能低燒結溫度的(Zn1-xMgx)2SiO4基微波介質陶瓷。
　　本文確定(Zn0.8Mg0.2)2

2、SiO4(x=0.2)為(Zn1-xMgx)2SiO4體系中的最佳成分陶瓷，并發(fā)現(xiàn)添加適量的ZrO2可以改善(Zn0.8Mg0.2)2SiO4陶瓷的介電性能。經(jīng)比較后發(fā)現(xiàn)添加1.0wt％ZrO2的99wt%(Zn0.8Mg0.2)2SiO4+1.0wt%ZrO2(ZMSZ)陶瓷在1350°C燒結3h后具備最佳致密性、低頻介電性能：ρ=3.9g·cm-3，εr≈7，tanδ≈10-5(f≈5MHz)以及微波介電性能：er=6.35，Q×f

3、=9.33×104GHz，tf=-57.9ppm/°C。
　　ZMSZ陶瓷因tf值偏負而不能直接應用在微波電路中，本文通過復合添加TiO2對其tf值進行了補償，隨著TiO2的添加復合陶瓷的tf值逐漸增大，其中添加9wt%TiO2的91wt%ZMSZ+9wt%TiO2(ZMSZT)樣品經(jīng)1240°C/3h燒結后對應諧振頻率溫度系數(shù)被調(diào)節(jié)至-0.87ppm/°C，然而該復合陶瓷的燒結溫度較高不能與Ag/Cu低溫共燒。
　　單獨或

4、復合添加低熔點氧化物B2O3與Li2O均能提高ZMSZT陶瓷的燒結活性從而降低其燒結溫度。其中單獨添加3wt%B2O3的97wt%ZMSZT+3wt%B2O3復合體經(jīng)960°C/3h燒結后獲得較好的微波介電性能：er≈9.3，Q×f≈2.8×104GHz，τf≈6.3ppm/°C；復合添加1wt%B2O3+4wt%Li2O助燒時，對應ZMSZT基復合陶瓷經(jīng)930°C/3h燒結后獲得更好的致密性及微波介電性：ρ=3.86g·cm-3，er