Li2MgSiO4基微波介質陶瓷的低溫燒結及微波介電性能.pdf

1、隨著通信頻率進一步向高頻范圍拓展，低介陶瓷材料在介質基板和微波天線及高端或高頻微波元器件等領域得到廣泛應用，低介電常數(shù)(ε r<10)和超高品質因數(shù)Q的微波介質陶瓷材料成為介質材料研究的熱點。而LTCC 技術是實現(xiàn)微波元器件向高頻、高速、輕質、薄型等方向發(fā)展的重要途徑，因此，降低微波介質陶瓷燒結溫度，使其能夠同低成本的金屬（Ag、Cu ）共燒也是目前研究的主要方向。
　　 Li2MgSiO4基微波介質陶瓷具有較低的介電常數(shù)(ε

2、r=5.1)極低的介電損耗(tan δ=5.2 ×10 -4 )，但是對該材料進行系統(tǒng)的低燒及改性研究罕有報道。本文選取Li2MgSiO4基低介電常數(shù)微波介質陶瓷作為研究對象，研究了Li2MgSiO4的預處理制度、燒結制度對陶瓷燒結性能和微波介電性能的影響，以確定最佳制備工藝；分別采用B2O3、ZnO-B2O3-SiO2 玻璃(ZBS)作為其燒結助劑，研究了其低溫燒結性能；采用預燒后的CaO-TiO2 以合成CaTiO3，以調整ZnO-

3、B2O3 -SiO2(玻璃)助燒的Li2MgSiO4 陶瓷的τ f。具體研究內容和結果如下所示：
　　 （1)研究了Li2MgSiO4的微觀結構與介電性能。根據(jù)混勻的Li2MgSiO4 陶瓷原始粉料的DTA-TG 曲線，初步確定材料的預燒溫度，再根據(jù)其預燒溫度、燒結溫度、燒結時間對燒結性能和微波介電性能的影響，確定最佳制備工藝。研究發(fā)現(xiàn)，預燒溫度為850 °C，在1250 °C 下燒結2 h，介電性能最佳：ε r=5.29，Q

4、f=12600 GHz，τ f=-170ppm/°C。
　　 （2)研究了B2O3、ZBS 燒結助劑對陶瓷燒結特性和微波介電性能的影響，實驗發(fā)現(xiàn)，添加2wt%的B2O3 或ZBS分別將燒結溫度降至810 °C和960 °C，且具有較好的微波介電性能。其中2wt%B2O3+Li2MgSiO4 陶瓷的介電性能為：ε r=5.83，Q f=107000GHz，τ f=-217ppm/°C，而2wt%ZBS+Li2MgSiO4 陶瓷的介

5、電性能為：ε r=6.48，Q ?f=74,100GHz，τ f=-163ppm/°C。
　　 （3)添加CaTiO3粉體對 ZBS 助燒的Li2MgSiO4 陶瓷的τ f 進行改進，實驗發(fā)現(xiàn)，該粉體可有效改善Li2MgSiO4 陶瓷的τ f 至近零，但是其Q 值急劇降低、介電常數(shù)增大。添加30mol%的CaTiO3粉體后，1000 °C 燒結2 h的微波介電性能為：ε r=13.8，Q f=10600GHz，τ f=-7 pp