Ba4MTi11O27MZnMg微波介质陶瓷低温烧结的研究.doc

分类号： TB3  密级： 公 开  编号:212011433 桂林理工大学 硕 士 研 究 生 学 位 论 文 （专 业 学 位） Ba4MTi11O27(M=Zn，Mg)微波介质陶 瓷低温烧结研究 Study on Low Temperature Sintering of Ba4MTi11O27 (M=Zn, Mg) Microwave Dielectric Ceramics  学位类别  工程硕士  研 究 生  王成  学  号 工程领域 研究方向  材料工程 无机功能材料  导  师  周焕福  职  称  副教授  2012 年  5  月  10  日 Study on Low Temperature Sintering of Ba4MTi11O27 (M=Zn, Mg) Microwave Dielectric Ceramics  Major：  Materials Science and Engineering  Direction of Study： Inorganic Functional Materials  Name:  Wang Cheng September, 2011 to May, 2013 摘  要  低温共烧陶瓷 LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramics）技术为满足电子 器件小型化、集成化以及高稳定性的需求提供了很好的解决方案。本论文以 Ba4MgTi11O27 、Ba4ZnTi11O27 陶瓷为研究对象，通过适量添加一定量的烧结助剂， 开发出一系列介电性能优异，且能与 Ag 电极共烧匹配的 LTCC 微波介质陶瓷配 方体系，并对其烧结机理进行了初步探讨。 （1）以 Ba4MgTi11O27 为研究对象，采用少量的 H3BO3 和 B2O3-CuO(BCu) 作为烧结助剂系统研究了不同烧结助剂的掺杂对陶瓷相结构，微观形貌以及微波 介电性能的影响。研究表明：H3BO3 能够将 Ba4MgTi11O27 陶瓷的烧结温度由 1275oC 降低到 1050oC 以下，谐振频率温度系数得到有效的改善。当烧结温度为 1050oC 、H3BO3 添加量为 4 wt%时，Ba4MgTi11O27 陶瓷具有优异的综合微波介 电性能：介电常数 εr= 32，品质因数 Q×f = 9600GHz，谐振频率温度系数 τf = 12.3 ppm/oC；BCu 能够将 Ba4MgTi11O27 陶瓷的烧结温度降低到 950oC 以下，谐振频 率温度系数同样得到有效的改善。当 BCu 添加量为 6 wt%时，Ba4MgTi11O27 陶瓷 具有优异的综合微波介电性能：介电常数 εr= 33.1，品质因数 Q×f =11 230GHz， 谐振频率温度系数 τf = 2.66 ppm/oC。添加适量 BCu 的 Ba4MgTi11O27 陶瓷与 Ag 电极具有很好的化学兼容性，表明该类材料是理想的 LTCC 器件备选材料。 （2）以 Ba4ZnTi11O27 为研究对象，采用少量的 ZnO-B2O3(ZnB)玻璃作为烧 结助剂，系统研究了不同 ZnB 的加入量对材料相结构与微波介电性能的影响。 结果表明：ZnB 玻璃烧结助剂能够有效地降低 Ba4ZnTi11O27 陶瓷的烧结温度，由 1175oC 降低到 950oC 以下，谐振频率温度系数得到有效的改善。当烧结温度为 950oC、 ZnB 玻璃添加量为 2 wt %时，Ba4ZnTi11O27 陶瓷具有优异的综合微波介 电性能：介电常数 εr= 36.3，品质因数 Q×f =9940 GHz，谐振频率温度系数 τf = 10.6 ppm/oC。 （3）结合本文各章节材料实验研究，对低温液相烧结过程进行了详细阐述， 解释了出现异常晶粒长大的原因有液相分布不均匀、原料粒度分布不均匀、第二 相出现等，揭示了低温液相烧结机理。 关键词：LTCC，微波陶瓷，烧结助剂，介电性能 I Abstract In order to meet the requirement of microwave components for miniaturization, integration and modularization, low temperature co-fired ceramics (LTCC) technology provides a good solution. In this paper, microwave dielectric ceramic systems of Ba4MgTi11O27 and Ba4ZnTi11O27 were selected