摘 要

通过常规的固态反应技术合成0.65CaTiO₃-0.35SmAlO₃（CTSA）陶瓷。 研究了In₂O₃-MgO添加剂对相组成，致密度，烧结温度和微波介电性能的影响。 已经发现第二相Ca₃Al₂O₆出现在掺杂有0.5wt％，1.0wt％和1.3wt％In₂O₃的CTSA陶瓷中。合适的In₂O₃和MgO添加剂不仅可以有效地将CTSA陶瓷的烧结温度降低到1315℃，而且还可以提高致密度和微波介电性能。但过量的添加剂会降低样品的微观结构和综合性能。 典型地，对于在1315℃下烧结的CTSA陶瓷，掺杂有0.2wt％的In₂O₃和0.5wt％的MgO的CTSA陶瓷获得了优异的微波介电性质：ε_r= 45.32，Q x f = 43617GHz（在5.0GHz）。

关键词：0.65CaTiO₃-0.35SmAlO₃;烧结特性;介电性能

Abstract

0.65CaTiO₃-0.35SmAlO₃ (CTSA) ceramic was synthesized by a conventional solid state reaction technique. The effect of In₂O₃-MgO additive on phase composition, density, sintering temperature and microwave dielectric properties was studied. The second phase Ca₃Al₂O₆ has been found to occur in CTSA ceramics doped with 0.5 wt%, 1.0 wt%, and 1.3 wt% In₂O3. Appropriate In₂O₃ and MgO additives not only can effectively reduce the sintering temperature of CTSA ceramics to 1315°C, but also can improve the density and microwave dielectric properties. However, excess additives can reduce the microstructure and overall properties of the sample. Typically, for a CTSA ceramic sintered at 1315°C, a CTSA ceramic doped with 0.2 wt% In2O3 and 0.5 wt% MgO obtains excellent microwave dielectric properties: ε_r = 45.32, Q xf = 43617 GHz (at 5.0 GHz).

Key Words: 0.65CaTiO₃-0.35SmAlO₃; sintering properties; dielectric properties

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 2

1.2 历史现状 2

1.3 存在问题发展趋势.................................................................................3

第二章 实验方法 8

2.1 样品制备 8

2.2 性能检测 8

第三章 讨论与分析 9

3.1 X射线衍射分析......................................................................................9

3.2 微观结构...............................................................................................10

3.3 烧结特性...............................................................................................12

3.4 微波介电性能.......................................................................................13

第四章 结论与展望............................................................................................16

4.1 结论.......................................................................................................16

4.2 展望.......................................................................................................16

参考文献 14

致谢......................................................................................................................15

绪论

引言

近几年来,低温共烧陶瓷技术不断发展，在电子元器件制造、集成及封装的领域已经渐渐成为一种主要技术,材料综合性能已经把你局限与某个材料,新的材料体系需要被发掘出来。中低介电常数的陶瓷材料是用量很多的一种介质材料，他被用于各个方面。二十一世纪以来，随着智能手机、数字卫星直播和GPS导航系统等通信系统的广泛应用，微波介质材料得到了很大的发展。作为一种重要的微波介质材料，CTSA凭借其适当的介电常数、高Qxf值和良好的温度系数而获得了大量的研究成果，在介质谐振器、陶瓷基板和贴片线等领域有着广泛的应用，但是CTSA微波介质陶瓷的烧结温度较高，因此许多研究人员都在保持CTSA 在高质量因子Q值的前提下，通过添加稀土氧化物如氧化镧、氧化钇、氧化钐等，改善了陶瓷的烧结性能，降低了陶瓷的烧结性能。随着微波技术的发展，人们的日常生活变的越来越精彩，微波具有很高的频率，能够容纳大量信息，在保证高性能的前提下远距离传输通讯信号，因此在雷达、移动通讯、北斗导航、车载GPS卫星、无线网络通讯等方面迅速发展。随着5G时代的到来，微波通讯技术迎来了更大更多的挑战。

存在问题发展趋势

材料的共烧匹配问题在微波介质陶瓷的研究发展上一直以来都是一个大问题,这也是当前微波介质材料研究中难以攻克的一个问题。介质材料层间在烧结温度、烧结致密化速率、烧结收缩率及热膨胀速率等方面的失配会导致共烧体内产生很大的内应力,容易产生层裂、翘曲和裂纹等缺陷,从而影响器件的力学性能和电磁性能,降低可靠性。此外,界面反应和界面扩散也会影响器件的性能、可靠性及显微结构的变化。所以,为了能够更好地解决材料的共烧匹配问题，加强对材料烧结机理和烧结工艺的研究势在必行，只有这样才能促进材料的发展。

微波介质陶瓷的发展历史要追溯到二十世纪三十年代，当时Richitmyer预测了一些具有良好性能的无机非金属材料，当然只是从理论上，最后因为没有找到合适的材料而不了了事。过了许多年，一位名叫OkayaA尝试用损耗低、介电常数高的材料制作出了介质谐振器，随后越来越多的人用各种材料制作了微波介质谐振器。直到二十世纪七十年代末，微波介质陶瓷的研究才取得了重大的进展，美国一些人士研究出了高介电、低损耗的陶瓷，随后，一股以TiO2为重心的微波介电陶瓷热浪正式掀起，时至今日，在当今的生活中，小到人们手中握着的智能手机，大到军事雷达领域，以信息通讯为代表的产业正冉冉升起。

相关图片展示：