温度稳定型钼基低烧微波介质陶瓷研究

发布时间：2018-06-07 05:59

  本文选题：LTCC + 微波介电性能　； 参考：《西安建筑科技大学》2015年硕士论文

【摘要】：近年来,随着移动通信技术和卫星通讯工业的迅速发展,低温共烧陶瓷技术在微波介质陶瓷研究领域扮演了越来越重要的角色,因此开发具有低烧介质陶瓷成为目前研究的热点。为了能使微波电子元器件在微波电路中向小型化、集成化、高可靠性和低成本方向发展,就需要微波介质陶瓷具有较高的介电常数(εr10),极小的介电损耗(Qf5000GHz),几乎接近零的谐振频率温度系数(TCF≈0ppm/°C)和比较低的烧结温度(低于常见金属Ag,Al,Cu,Au等的熔点)及化学兼容性。考虑到钼基氧化物具有低的熔点(795°C),本论文紧紧围绕钼基氧化物为基体开发介质陶瓷材料。实验中所用的方法是固相烧结法,主要通过微量离子取代的方式研究钼基氧化物基体陶瓷的烧结特征、微观形貌结构、微波介电性能以及金属电极匹配性等。从Pb O-Mo O3二元体系的相图入手,研究烧结温度、晶体结构和微波介电性能之间的关系。在这个二元体系中开发出了一系列具有应用价值的微波介质陶瓷:610°C烧结时的Pb2Mo O5陶瓷,介电常数εr为19.1、Qf为21960GHz、TCF为-60ppm/°C;650°C烧结时的Pb Mo O4陶瓷,介电常数εr为26.7、Qf为42830GHz、TCF为+6.2ppm/°C。这两种陶瓷都不跟Ag和Al电极发生化学反应。研究了基于Ca Mo O4陶瓷具有优越的介电性能,通过(Li0.5Sm0.5)2+或(Li0.5Nd0.5)2+等离子部分取代Ca2+的方式,来降低烧结温度,调节温度系数。具有潜在应用价值的介质陶瓷:875°C烧结时的[(Li0.5Sm0.5)0.20Ca0.80]Mo O4陶瓷,介电常数εr为10.6、Qf为18405GHz、TCF为+6.9ppm/°C,不跟Ag发生反应;900°C烧结时的[(Li0.5Sm0.5)0.15Ca0.85]Mo O4陶瓷,介电常数εr为11.0、Qf为23590GHz、TCF为-5.2ppm/°C;800°C烧结时的[(Li0.5Nd0.5)0.20Ca0.80]Mo O4陶瓷,介电常数εr为11.0、Qf为18695GHz、TCF为+4.3ppm/°C,跟Ag不发生反应;825°C烧结时的[(Li0.5Nd0.5)0.15Ca0.85]Mo O4陶瓷,介电常数εr为10.8、Qf为24070GHz、TCF为-7.4ppm/°C。通过Raman光谱、红外反射光谱分析了陶瓷样品的物相组成,分别研究了不同振动模式对介电极化的贡献。研究了碱金属稀土元素钼酸盐(Na0.5Ln0.5Mo O4,其中Ln为La、Nd和Ce等)体系微波介质陶瓷的烧结特征、晶体结构、微波介电性能以及金属电极的匹配性问题。用固相烧结法制备的介质陶瓷:740°C烧结时的(Na0.5La0.5)Mo O4陶瓷,介电常数εr为10.9、Qf为25105GHz、TCF为-59.3ppm/°C,跟Ag不发生反应;760°C烧结时的(Na0.5Nd0.5)Mo O4陶瓷,介电常数εr为10.5、Qf为19605、TCF为-48.5ppm/°C,不跟Ag发生反应;780°C烧结时的(Na0.5Ce0.5)Mo O4陶瓷,介电常数εr为11.2、Qf为19365GHz、TCF为-44.2ppm/°C,跟Ag发生反应。同时开发了温度系数为零的[Na0.5(Ln1-xBix)0.5]Mo O4陶瓷体系,介电常数介于20~30,介电损耗介于15000~20000GHz之间。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of mobile communication technology and satellite communication industry, low-temperature co-fired ceramic technology has played a more and more important role in the field of microwave dielectric ceramics. Therefore, the development of low-burning dielectric ceramics has become the focus of research. In order to make the microwave electronic components in microwave circuits in the direction of miniaturization, integration, high reliability and low cost, It is necessary for microwave dielectric ceramics to have high dielectric constant (蔚 r10N), minimal dielectric loss (QF 5000GHz), almost zero resonant frequency temperature coefficient (TCF 鈮，

本文编号：1990101