低介電微波陶瓷的設(shè)計、制備及性能優(yōu)化.pdf

1、隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，微波技術(shù)向著更高頻率的方向發(fā)展，同時微波電子元器件也不斷呈現(xiàn)出高頻化、集成化的特點，低介電微波介質(zhì)陶瓷材料受到了越來越多的關(guān)注。本文系統(tǒng)研究了(1-x)ZnAl2O4-xLi4/3Ti5/3O4、Li4x/3Zn2-2xTi1+2x/3O4、Li4x/3Mg2-2x Ti1+2x/3O4、Ba4CuTi11O27等低介電微波介質(zhì)陶瓷的制備及性能，探究了Li2ZnTi3O8、Li2MgTi3O8陶瓷的工藝優(yōu)化，

2、并對上述陶瓷與Ag電極的低溫共燒進行了初步探討。
　?。?）利用固相反應(yīng)法制備了(1-x)ZnAl2O4-xLi4/3Ti5/3O4(ZALT)(x=0.2,0.4,0.6,0.8)微波介質(zhì)陶瓷。X射線衍射數(shù)據(jù)顯示，Li4Ti5O12和ZnAl2O4不能形成固溶體。隨著x從0.2增加至0.8，ZALT陶瓷的相組成發(fā)生了如下變化：(ZnAl2O4和Li2ZnTi3O8,x=0.2,0.4)→(ZnAl2O4, Li2ZnTi3O8和

3、Li4Ti5O12,x=0.6)→(Li2ZnTi3O8和Li4Ti5O12,x=0.8)。隨著x值的增加，燒結(jié)溫度從1275℃降低到1075℃。ZALT陶瓷的微波介電性能表現(xiàn)為，εr：11.0~29.0,品質(zhì)因數(shù)Q×f值：6,090~65,580 GHz，溫度系數(shù)τf值：-62.9~-5.7 ppm/℃。
　　（2）通過傳統(tǒng)的固相法分別制備了Li4x/3Zn2-2xTi1+2x/3O4(0.2≤x≤0.8)(LZT)、Li4x/

4、3Mg2-2xTi1+2x/3O4(0.2≤x≤0.8)(LMT)微波介質(zhì)陶瓷。XRD分析表明，當0.2≤x≤0.4時，樣品分別表現(xiàn)為Zn2TiO4結(jié)構(gòu)、Mg2TiO4結(jié)構(gòu)的固溶體，當0.6≤x≤0.8時，固溶體的結(jié)構(gòu)分別改變?yōu)長i2ZnTi3O8結(jié)構(gòu)、Li2MgTi3O8結(jié)構(gòu)。隨著x值的增加，陶瓷的燒結(jié)溫度有所下降，其溫度系數(shù)τf值從較大的負值增加到接近于零。LZT、LMT陶瓷均表現(xiàn)優(yōu)異的微波介電性能（LZT:εr:12.6~26.3

5、，Q×f:7930130560GHz，τf:-49.0~-14.0ppm/℃; LMT:εr:11.6~29.3，Q×f:22000～172670GHz，τf:-48.9~-3.9 ppm/℃）。此外，LZT(x=0.8)、LMT(x=0.8)分別可以在925℃、950℃與Ag粉具有很好的化學兼容性。
　?。?）系統(tǒng)研究了原材料預(yù)處理對 Li2ZnTi3O8陶瓷、Li2MgTi3O8陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)、燒結(jié)特性及微波介電性能的影響，恰

6、當?shù)脑牧项A(yù)處理使得陶瓷在一個較低的溫度區(qū)間（Li2ZnTi3O8：950~1050℃，Li2MgTi3O8：925~1075℃）獲得高的品質(zhì)因數(shù)，改善了陶瓷的燒結(jié)特性，降低其燒結(jié)溫度，而且在一定程度上也對其τf值進行了調(diào)節(jié)。950℃燒結(jié)的Li2ZnTi3O8陶瓷與925℃燒結(jié)的Li2MgTi3O8陶瓷均能夠能與Ag共燒兼容，并表現(xiàn)出優(yōu)異的微波介電性能：εr=25.8, Q×f=74,200 GHz，τf=-13 ppm/℃（Li2Zn

7、Ti3O8）;εr=27.0, Q×f=58,480 GHz，τf=0.45ppm/℃（Li2MgTi3O8）。
　?。?）采用固相反應(yīng)法制備了新型Ba4CuTi11O27低燒微波介質(zhì)陶瓷，通過Rietveld法對975℃燒結(jié)的樣品進行 XRD精修，可以確定這個純化合物為單斜晶相，空間群為C12/m，其相結(jié)構(gòu)為Ba4CuTi11O27，可靠因子分別為RWP=6.1％, RP=4.6％, RB=3.1％。當燒結(jié)溫度為975℃時，陶瓷