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随着信息技术的迅猛发展,电子线路日益趋于小型化、集成化和高频化。多层陶瓷共烧技术得到快速发展。Zn2Si O4系列材料具有比较低的介电损耗(理想的品质因数为219000GHz)、稳定的介电常数(εr=6.6)和高的热导率,适合作为介质基板材料,但是Zn2Si O4陶瓷固有烧结温度在1300℃以上,为达到与低熔点金属(Ag熔点961℃、Cu熔点1064℃)共烧的目的,就必须降低陶瓷的烧结温度。最常用的降低烧结温度的方法是向陶瓷中添加助烧剂,但助烧剂的加入会对陶瓷的介电性能产生负面的影响,所以本文采用沉淀法和置换法制备Cu O包覆的Zn1.8Si O3.8陶瓷,试图在降低烧结温度的同时减小助烧剂对陶瓷介电性能的恶化,通过对沉淀法和置换法制备Cu O包覆的Zn1.8Si O3.8陶瓷的物相组成、烧结特性、显微结构和微波介电性能的研究,探讨了Zn1.8Si O3.8陶瓷低温烧结机制,致密化过程和Cu O在陶瓷基体内的分布情况,并与固相法、直接抽滤法进行对比。相较于传统的烧结,微波烧结能够实现材料的整体加热,不仅能够降低烧结温度,缩短烧结时间,而且能够影响晶粒的发育过程,控制材料的显微结构。本文对Zn1.8Si O3.8陶瓷进行微波烧结,研究微波烧结对Zn1.8Si O3.8陶瓷的烧结行为、物相组成、微观结构和微波介电性能的影响。经过研究和分析,得出以下结论:(1)沉淀法和置换法包覆Cu O的低温烧结机制是液相烧结。可将Zn1.8Si O3.8陶瓷的烧结温度由1350℃降低到1000℃,使Zn1.8Si O3.8陶瓷满足与铜电极,银钯合金电极共烧。(2)沉淀法制备4wt%Cu O包覆的Zn1.8Si O3.8陶瓷,在1000℃烧结3h,可得到最佳的微波介电性能:εr=6.5,Q·f=63151GHz,τf=-35ppm/℃。置换法引入Cu O,当Cu O包覆量为5wt%时,经1000℃烧结3h的Zn1.8Si O3.8陶瓷具有最佳的微波介电性能:εr=6.5,Q·f=67341GHz,τf=-23ppm/℃,其品质因数要远高于固相混合法(39373GHz)和直接抽滤法(53803GHz)的品质因数,可以认为沉淀法和置换法引入Cu O在降低温度的同时减小了助烧剂对陶瓷微波介电性能的恶化。(3)微波烧结法降低了Zn1.8Si O3.8陶瓷的烧结温度约50℃,且大大缩短了保温时间,仅为传统烧结保温时间的1/6,Zn1.8Si O3.8陶瓷在1300℃微波烧结30min,具有优异的的微波介电性能:εr=6.3,Q·f=83357GHz,τf=-37.7ppm/℃。(4)微波烧结的Zn1.8Si O3.8陶瓷的主晶相为Zn2Si O4,且随温度的升高,材料中无其它相生成,微波烧结所得的陶瓷显微结构均匀、致密,没有玻璃相,与常规烧结相比,性能略有提高,但对微波介电性能影响不大。