1 上海三思电子工程有限公司,上海 201199
2 华东理工大学材料科学与工程学院,上海 200237
作为重要微波介质材料之一,Al2O3陶瓷介电性能优良,在微波电路方面得到广泛应用。但Al2O3陶瓷的烧结温度较高,制备工序需消耗大量能源。低成本降低烧结温度对Al2O3陶瓷的进一步发展具有重要意义。本论文通过MnO2-CuO-TiO2掺杂实现了Al2O3陶瓷的低温烧结,并对其烧结行为和微波介电性能进行了研究。结果表明,MnO2、CuO、TiO2的质量分数分别为0.7%、0.5%、0.8%时,复合掺杂可以大幅降低Al2O3陶瓷的烧结温度,所获陶瓷具有良好的微波介电性能。在烧结温度为1 250 ℃时,Al2O3陶瓷的密度可达3.92 g/cm3,介电常数εr=10.02,品质因子与谐振频率的乘积Q×f值为51 239 GHz。Ti4+、Mn4+、Cu2+固溶导致Al2O3晶格扭曲活化,以及低共熔物形成是促进Al2O3陶瓷低温烧结的原因。
Al2O3陶瓷 低温烧结 微波介电性能 掺杂 Al2O3 ceramics MnO2-CuO-TiO2 MnO2-CuO-TiO2 low temperature sintering microwave dielectric property doping
安徽建筑大学材料与化学工程学院，合肥 2030601
随着当下5G和6G技术的高速发展，开发出具有适中的介电常数，较高的品质因数，接近0的谐振频率温度系数的陶瓷已是当下研究的重点。通过固相法制备Ca0.95-xCu0.05(Na0.5Bi0.5)xMoO4微波介质陶瓷，研究烧结温度和组分变化对陶瓷微波介电性能的影响。当烧结温度为640 ℃、x为0.5时综合微波介电性能较好，此时陶瓷的εr=15.8，Qf=21 361 GHz，τf= ?偉d3.8×10?偉d6/℃。通过X射线衍射仪、Raman光谱仪、扫描电子显微镜研究了微波介电性能变化的机理。Ca0.45Cu0.05(Na0.5Bi0.5)0.5MoO4陶瓷与Al电极共烧结果显示有较好的相容性，表明Ca0.95?偉dxCu0.05(Na0.5Bi0.5)xMoO4陶瓷具有作为低温共烧微波介质陶瓷材料的应用潜力。
微波介质陶瓷 烧结温度 微波介电性能 低温共烧陶瓷 microwave dielectric ceramics sinter temperature microwave dielectric properties low-temperature co-fired ceramics
浙江大学材料科学与工程学院电介质材料研究室, 杭州 310027
低介电常数(εr)微波介质陶瓷是未来毫米波移动通讯技术中的关键材料之一, 其基本性能参数εr、Qf值及谐振频率温度系数(τf)的精确评价乃是相关研究中最基础的课题之一。TE011模式平行板法及金属谐振腔法为评价微波介电性能的通用方法, 但在使用时却存在一些被长期忽视的问题, 其对低εr微波介质陶瓷的研究及应用尤为重要。本综述将探讨评价低εr微波介质陶瓷性能时在TE011谐振模式的准确识别、Qf值的测试可靠性及τf的测试可靠性等方面存在的若干关键问题, 并给出相应的解决方案。
低介电常数 微波介电性能评价 平行板法 谐振腔法 测试可靠性 low dielectric constant microwave dielectric characterization parallel plate method resonant cavity method measurement reliability
1 华中科技大学, 温州先进制造技术研究院, 浙江 温州 325035
2 华中科技大学光学与电子信息学院, 武汉 430074
微波介质陶瓷是制造5G通信元件的关键材料, 采用传统的固相反应法制备BaSn(Si1-xGex)3O9(0≤x≤1.0)微波介质陶瓷, 研究Ge4+取代Si4+对BaSnSi3O9陶瓷烧结行为、晶体结构和微波介电性能的影响。结果表明: BaSnSi3O9陶瓷在最佳的 1 450 ℃烧结温度下表现出多孔的微观结构, 并呈现较差的微波介电性能(介电常数εr=6.61, 品质因数Q×f=7 977 GHz (谐振频率为15.03 GHz), τf=-37.8×10-6/℃)。通过Ge4+对Si4+的取代能形成BaSn(Si1-xGex)3O9固溶体, 其晶体结构为六方结构和P-6c2空间群。采用Ge4+对Si4+的取代促进了BaSn(Si1-xGex)3O9 (0≤x≤1.0)陶瓷的烧结, 改变了晶体结构参数实现对陶瓷微波介电性能的优化。BaSn(Si1-xGex)3O9(0≤x≤1.0)陶瓷的Q×f值主要与Si/Ge-O和Sn-O键中共价键的比例有关, 在x=1.0时BaSn(Si1-xGex)3O9陶瓷具有最优的微波介电性能: εr=8.53, Q×f=15 829 GHz (谐振频率为14.41 GHz), τf =-34.2×10-6 ℃-1。
陶瓷 烧结行为 晶体结构参数 微波介电性能 ceramics sintering behavior crystal structural parameter microwave dielectric properties
黄家俊 1,2,3,*李月明 1,2,3孙熠 1,2,3李恺 1,2,3王竹梅 1,2,3
1 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院, 江西 景德镇333403
2 中国轻工业功能陶瓷材料重点实验室, 江西 景德镇333403
3 江西省能量存储与转换陶瓷材料工程实验室, 江西 景德镇333403
为了更好的满足无线通讯高频化的要求, 采用固相法制备了温度系数近零的(1-x)MgNb2O6-xCaTiO3(x=0, 0.02, 0.04, 0.08, 0.12, 0.16)微波介质陶瓷。研究了CaTiO3的加入量对MgNb2O6微观结构和介电性能的影响, 探究各物相的形成和烧结行为。结果表明: 适当的CaTiO3加入量能够促进MgNb2O6的烧结, 降低了烧结温度。通过X射线衍射分析, CaTiO3与MgNb2O6在高温时会反应生成CaNb2O6和Ti8O15、Ti2Nb10O29。增加CaTiO3的加入量, 会降低陶瓷的品质因数Q×f, 但同时会提高其介电常数εr和频率温度系数τf。当CaTiO3的添加量x=0.16时, 样品在1 250 ℃烧结4 h后具有最佳的微波介电性能: εr=21.6, Q×f=86 601 GHz, τf=-7.3×10-6/℃。
微波介质陶瓷 正温度系数材料 温度频率系数 微波介电性能 microwave dielectric ceramics positive temperature coefficient material temperature coefficient microwave dielectric properties
采用传统固相反应法制备了xLi0.5Bi0.5MoO4(1-x)Li2Zn2(MoO4)3 ［xLBM(1-x)LZM］复合陶瓷，研究添加不同质量分数(x=25%，30%，35%，40%和45%)的LBM对LZM陶瓷的烧结特性、物相组成、微观结构以及微波介电性能的影响。结果表明：添加一定量的LBM不仅能将LZM的谐振频率温度系数(τf)调节近零，还能降低LZM的烧结致密化温度；LBM可与LZM共存，且不发生化学反应生成其他新相。随着LBM添加量增加，复合陶瓷的烧结致密化温度逐渐降低、体积密度先增大后减小、介电常数(εr)与τf逐渐增大而品质因数(Q×f)逐渐减小。当LBM添加量为40%时，LZMLBM复合陶瓷在600 ℃烧结2 h获得最大体积密度为4.41 g/cm3，以及优异的微波介电性能：εr为13.8，Q×f为28 581 GHz，τf为-4×10-6/℃。
Li0.5Bi0.5MoO4陶瓷 Li2Zn2(MoO4)3陶瓷 低温烧结 微波介电性能 Li0.5Bi0.5MoO4 ceramics Li2Zn2(MoO4)3 ceramics low temperature sintering microwave dielectric property
