锌硼玻璃基低温烧结陶瓷的微波介电性能研究

论文摘要

为了实现高频无线通信技术的进一步发展,系统解决方案和硬件技术的发展将在移动终端多功能化、高性能化和小型化中扮演极其重要的作用。移动终端将实现多功能化,为减少因此导致的电路尺寸增加,需将大量高频模块和无源器件集成到基板材料中。低温共烧陶瓷技术被认为是实现高频应用领域中元件与基板集成最有前景的技术之一。本文研究了锌硼玻璃基低温烧结陶瓷的低温烧结特性、相组成、显微结构和微波介电性能。实验中,采用X射线衍射、扫描电镜和差热分析分析锌硼玻璃基低温烧结陶瓷的相组成和显微结构,采用平行板谐振法测量其介电性能。3ZnO-2B2O3（3Z2B）玻璃/Al2O3体系的线性收缩率曲线为典型的一阶段烧结。X射线衍射结果表明在致密化过程中,3Z2B玻璃与Al2O3发生化学反应,形成ZnAl2O4。同时,3Z2B玻璃相中析出几种硼酸盐晶相,包括4ZnO·3B2O3。ZnAl2O4和4ZnO·3B2O3相在提高3ZnO-2B2O3玻璃/Al2O3体系微波介电性能方面起到了重要作用。850-950℃温度烧结的3ZnO-2B2O3玻璃/Al2O3体系最优组成的微波介电性能如下:εr = 5.0,Q·fo = 8000 GHz,τf = -32 ppm/K,谐振频率约为7.0 GHz。采用3ZnO-2B2O3玻璃与Al2O3和TiO2复合烧结制备了锌硼玻璃基低温烧结陶瓷,研究了TiO2/Al2O3比对复合材料相组成以及微波介电性能的影响。结果表明随着TiO2/Al2O3比减少,复合材料中ZnAl2O4相含量增多,TiO2相含量减少,4ZnO·3B2O3晶相的含量基本不变。随着TiO2/Al2O3比增大,复合材料的介电常数和介电损耗增大。当TiO2添加量为8 wt%时,复合材料的谐振频率温度系数接近于零。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 LTCC 基板材料性能要求
• 1.3 低温共烧基板材料的国内外研究概况
• 1.4 研究意义及研究内容
• 20₃ 玻璃陶瓷研究'>2 锌硼玻璃/A1₂0₃玻璃陶瓷研究
• 2.1 引言
• 2.2 玻璃粉制备
• 2.3 玻璃陶瓷制备
• 2.4 烧结特性
• 2.5 微波介电性能
• 2.6 XRD 分析
• 2.7 DTA 分析
• 2.8 SEM 分析和致密化机制
• 2.9 本章小结
• 20₃/A1₂0₃-Ti0₂ 玻璃陶瓷研究'>3 3ZnO-2B₂0₃/A1₂0₃-Ti0₂玻璃陶瓷研究
• 3.1 引言
• 3.2 玻璃陶瓷制备
• 3.3 烧结特性
• 3.4 XRD 分析
• 3.5 SEM 分析
• 3.6 微波介电性能
• 3.7 本章小结
• 4 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文目录