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论文研究-Li-B-Si添加剂对Ba-0.15Zn-4Ti陶瓷的烧结温度和微波介电性能的影响 .pdf
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Li-B-Si添加剂对Ba-0.15Zn-4Ti陶瓷的烧结温度和微波介电性能的影响,杜恒,马元,本文主要研究了Li2O-B2O3-SiO2(LBS)玻璃对BaO-0.15ZnO-4TiO2(BZT)陶瓷的烧结温度、相的生成、显微结构以及微波介电性能的影响。LBS玻璃的加入显�
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Li-B-Si 添加剂对 Ba-0.15Zn-4Ti 陶瓷的烧结
温度和微波介电性能的影响
#
杜恒,马元,陈怀云,孙文杨,孙怀宝,段舒心,李恩竹
**
基金项目:博士点基金(20110185120004)
作者简介:杜恒(1992-08),男,电子科技大学大四学生,专业:电子科学与技术,邮箱:duhengADU@126.com
通信联系人:李恩竹,女,教授,从事微波介电陶瓷及器件研究. E-mail: lienzhu@uestc.edu.cn
(电子科技大学微电子与固体电子学院,成都 610054)
5
摘要:本文主要研究了 Li
2
O-B
2
O
3
-SiO
2
(LBS)玻璃对 BaO-0.15ZnO-4TiO
2
(BZT)陶瓷的烧结温
度、相的生成、显微结构以及微波介电性能的影响。LBS 玻璃的加入显著地把烧结温度从
1150℃降低到 900℃~925℃。正是由于添加剂 LBS 的引入,使得 BZT 陶瓷的相组成从高温
烧结的两相(BaTi
4
O
9
和 BaZn
2
Ti
4
O
11
)变成了低温烧结的三相(BaTi
5
O
11
、BaTi(BO
3
)
2
和
10
BaZn
2
Ti
4
O
11
)。加入了 LBS 的 BaO-0.15ZnO-4TiO
2
(BZT)陶瓷能在低温烧结时拥有良好的微
波介电性能:εr=25.37~30.01, Q x f =17920~20639GHz。
关键词: BaO-0.15ZnO-4TiO
2
LTCC;Li
2
O - B
2
O
3
- SiO
2
(LBS);微波介电陶瓷
中图分类号:TN
15
Influence of Li-B-Si additions on the sintering and
microwave dielectric properties of Ba-0.15Zn-4Ti ceramics
Heng Du, Yuan Ma
1
, Huaiyun Chen, Wenyang Sun, Huaibao Sun, Shuxin Duan,
Enzhu Li
(School of Micro-Electronics and Solid-State Electronics, University of Electronic Science and
20
Technology of China, Chengdu 610054)
Abstract: The effects of Li
2
O-B
2
O
3
-SiO
2
(LBS) glass on the sintering temperature, phase
development; microstructure and microwave dielectric properties of BaO-0.15ZnO-4TiO
2
(BZT)
ceramics have been investigated in detail. The addition of LBS obviously lowered the sintering
temperature of the BZT ceramics from 1150℃to 900℃~925℃.As the added of LBS, phase
25
changed from BaTi
4
O
9
and BaZn
2
Ti
4
O
11
to BaTi
5
O
11
, BaTi(BO
3
)
2
, and BaZn
2
Ti
4
O
11
.The BZT
ceramics with LBS additions show good microwave dielectric properties of:εr=25.37~30.01, Q x
f =17920~20639GHz.
Key words: BaO-0.15ZnO-4TiO
2
LTCC; Li
2
O - B
2
O
3
- SiO
2
(LBS); microwave dielectricceramics
30
0 引言
近年来,低温共烧(Low temperature co-fired ceramic),简称 LTCC
[1]
陶瓷因具有减小电路
尺寸和降低生产成本等优势而被广泛地应用于无线电通信系统中。随着无线通信技术的迅猛
发展,LTCC 为电路的无源集成化和系统封装提供了可能性因此引起了很多学者深入的研
究,同时它也成为了电学领域发展最快的一个环节
[2]
。由于电介质的尺寸大小与 ε
r
的平方成
35
反比,因此,有较高的相对 ε
r
(20<ε
r
<80)的材料已经被广泛地应用,目的是实现元器件的小
型化。另外,元件必须工作在温度稳定的环境中,因此谐振频率的温度系数 τ
f
要接近于零
[3]
。
BaO-TiO
2
陶瓷,如 BaTi
4
O
9
、Ba
2
Ti
9
O
20
和 BaTi
5
O
11
,拥有良好的微波介电性能
[4-6]
。然而,
高的烧结温度和较大的正温度系数 τ
f
限制了其在 LTCC 的应用。实验报道 ZnO 有降低烧结
温度和提高 BaO-TiO
2
陶瓷微波介电性能的作用
[7-10]
。Roth 等人报道过 BaO-ZnO-TiO
2
体系有
40
四个相:Ba
4
ZnTi
11
O
27
、BaZn
2
Ti
4
O
11
、Ba
2
ZnTi
5
O
13
和锰钡矿型固溶体(Ba
x
Zn
x
Ti
8-x
O
16
)
[11]
;Belous
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