cuonb2o5tio2微波介质陶瓷的制备及性能研究(附件)【字数：13437】
摘 要摘 要本文主要采用了传统固相法制备得到Cu0.5Ti0.5NbO6微波介质陶瓷。实验中，样品烧结温度分五个:925℃、950℃、975℃、1000℃、1025℃；在添加不同含量的助烧剂B2O3(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、0wt%) 情况下分别处理。通过对不同含量添加剂，不同烧结温度下的样品测试，对其数据进行计算分析，得出以下几个结论(1)制得样品物理特性(横向收缩率、纵向收缩率、密度)基本稳定；(2)当助烧剂含量相同时，样品的介电特性随添加剂含量的递增呈现先上升后下降的规律，介电损耗则呈现先下降后上升的关系。样品介电性能在975℃时达到最高，低于这个温度，样品不完全烧结，结构不完善；高于这个温度，样品结构损坏，性能降低。当温度相同时，介电常数不断上升，而介电损耗不断降低。另外，适量助烧剂对其烧结温度还是有降低作用的；(3)本次实验中制备得到的性能最好的一组样品当烧结温度为975℃、烧结助剂B2O3的含量为4.0wt.%时，材料的介电性能最佳，此时，介电常数εr=224，介电损耗tanδ=0.55。关键词:低温共烧陶瓷(LTCC)；微波介质陶瓷；Cu0.3Ti2.1Nb0.6O6陶瓷；介电性能；烧结特性
Keywords: Low temperature cofiring ceramic; microwave dielectric ceramics; Cu0.3Ti2.1Nb0.6O6 ceramics; dielectrical property; Sintering characteristic 目录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2微波介质陶瓷 1
1.2.1 微波介质陶瓷的概念 1
1.2.2 微波介质陶瓷的发展进程 2
1.2.3 微波介质陶瓷的性能及要求 2
1.2.4 微波介质陶瓷的研究现状与展望 3
1.3 低温共烧陶瓷(LTCC) 4
1.3.1 LTCC的概述 4
1.3.2 LTCC陶瓷的工艺 4
1.3.3 LTCC的发展与应用 6
1.4 课题的提出与研究 7
1.4.1 研究目的和内容 7
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第二章 实验方法 8
2.1 实验原料 8
2.2 主要实验仪器 8
2.3 实验工艺 1
2.4 性能测试 3
2.4.1 物理性能测试 3
2.4.2 介电性能测试 4
第三章 结果与讨论 5
3.1 烧结温度对Cu0.3Ti2.1Nb0.6O6介电性能性能的影响 5
3.2 添加剂B2O3对Cu0.3Ti2.1Nb0.6O6烧结特性的影响 13
结论 16
致谢 17
参考文献 18
第一章 绪论
1.1 引言
频率在300MHz300GHz范围内的电磁波被称为微波[1]，它是无线电波大家族中的一个组成成员。它被分为分米波、厘米波、毫米波。但只要是电磁波，那么它就具有电磁波都具有的特性——波粒二象性[2]。
微波的基本特性有三个，分别是穿透、反射、吸收。在具有这三个基本特性的同时，它还具有都属于其他的一些特性：选择性加热、似光性和似声性、非电离性、信息性。选择性加热:不同性质的物料对微波的吸收损耗不同，即选择加热的特点，这有利于干燥，由于水分子对微波的吸收能力最大，这就使得含水量更高的部位比含水量低的部分吸收微波更多，干燥速率更高，时间降低，从而降低干燥时间，达到高效率，少时间的目的；似光性和似声性:微波波长比生活中的物品尺寸小或者处在同一量级，这样其特性与几何光学相似，这就叫似光性，似声性类似；非电离性:微波量子的能量不够大，达不到破坏物体内部的化学键所需的能量，不能发生电离。信息性:频率很高，频带很宽，适用于民用通讯甚至形成卫星通信系统[3]。
微波一般是由直流电或50Hz交流电通过一个特殊器件产生的。目前我们生活中所利用的微波技术很多，比如微波加热、微波杀菌、微波治疗手术等等。最广泛的就是生活中人手一部的手机，可以用做通信信号，也可作为电子元器件的基础材料参与到手机的运行当中。总之，现代人的生活已经离不开微波。
随着微波通信技术的飞速发展，微型化，集成化，高可靠性，低成本，片式化和环保是移动通讯设备未来的发展趋势，微波介质陶瓷因其具有良好的特性符合作为电子元器件基础材料也随之发展起来，人们对其的需求越来越多，要求越来越高[4]。
1.2微波介质陶瓷
1.2.1 微波介质陶瓷的概念
微波介质陶瓷(MWDC)就是被用在微波频段(主要是UHF、SHF频段，300MHz～300GHz)电路中作为介质材料并能够实现多功能的陶瓷，它是近年来国内外新兴起的一大热门[5]。主要应用为移动通讯、卫星通信、军用雷达、GPS、蓝牙技术、无线局域网等目前先进通信技术方面。
1.2.2 微波介质陶瓷的发展进程
20世纪30年代末期，微波介质陶瓷首次出现在人们的视野中，但当时的社会生产生活完全不需要这类发现，它对于人们来说是多余的，只有可能出现在致力于这一领域的专业人士的研究报告中。60年代，在该领域出现了第一批先驱者。在没有前人铺路，无人重视的科学境地下，Kakki等人找到了评估材料性能参数的方法。 之后几十年里出现了真正意义上的能够实用化的Ti系微波陶瓷滤波器。但由于实验环境简陋，技术的不成熟，这种产品出现了很大的问题: TiO2的温度系数偏大导致滤波器的温度稳定性较差，使之不能够大规模使用。进入70年代，对介质陶瓷材料的研究已经进入到了白热化的阶段。当时的日本与美国得益于第三次工业革命，他们两个国家在科技发展上处于这个世界的领先地位，于介质陶瓷这一领域更是处龙头位置。其中，美国最先找到了BaOTi02系陶瓷配方，这使得微波介质陶瓷材料进入到了实用阶段。接着，日本在80年代给出了不同类型性能优良的微波介质材料；其后，法、德等欧洲国家也相继在这方面开展研究。目前，日本在该项上的研究已赶超美国，站在世界的顶端．村田、松下、NGK等公司都研发了属于自己的性能优良的微波介质材料体系。这也标志着该项研究进入到了成熟阶段。但是美国、欧洲从来没有放弃，因为这些大国很注重科技的发展，攻克了此项技术，未来就不会落后挨打。而我国涉足微波介质陶瓷材料研究是从80年代初才开展；由于对材料的不了解、所掌握的工艺水平低，还有测试设备落后等因素，一直处于模仿与学习的阶段。1991年后，我国加大力度对微渡介质陶瓷材料的研发，甚至把它作为主要科研项目，为的就是力争赶上世界水平，满足社会需要，不落后不脱轨国际[69]。
Keywords: Low temperature cofiring ceramic; microwave dielectric ceramics; Cu0.3Ti2.1Nb0.6O6 ceramics; dielectrical property; Sintering characteristic 目录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2微波介质陶瓷 1
1.2.1 微波介质陶瓷的概念 1
1.2.2 微波介质陶瓷的发展进程 2
1.2.3 微波介质陶瓷的性能及要求 2
1.2.4 微波介质陶瓷的研究现状与展望 3
1.3 低温共烧陶瓷(LTCC) 4
1.3.1 LTCC的概述 4
1.3.2 LTCC陶瓷的工艺 4
1.3.3 LTCC的发展与应用 6
1.4 课题的提出与研究 7
1.4.1 研究目的和内容 7
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第二章 实验方法 8
2.1 实验原料 8
2.2 主要实验仪器 8
2.3 实验工艺 1
2.4 性能测试 3
2.4.1 物理性能测试 3
2.4.2 介电性能测试 4
第三章 结果与讨论 5
3.1 烧结温度对Cu0.3Ti2.1Nb0.6O6介电性能性能的影响 5
3.2 添加剂B2O3对Cu0.3Ti2.1Nb0.6O6烧结特性的影响 13
结论 16
致谢 17
参考文献 18
第一章 绪论
1.1 引言
频率在300MHz300GHz范围内的电磁波被称为微波[1]，它是无线电波大家族中的一个组成成员。它被分为分米波、厘米波、毫米波。但只要是电磁波，那么它就具有电磁波都具有的特性——波粒二象性[2]。
微波的基本特性有三个，分别是穿透、反射、吸收。在具有这三个基本特性的同时，它还具有都属于其他的一些特性：选择性加热、似光性和似声性、非电离性、信息性。选择性加热:不同性质的物料对微波的吸收损耗不同，即选择加热的特点，这有利于干燥，由于水分子对微波的吸收能力最大，这就使得含水量更高的部位比含水量低的部分吸收微波更多，干燥速率更高，时间降低，从而降低干燥时间，达到高效率，少时间的目的；似光性和似声性:微波波长比生活中的物品尺寸小或者处在同一量级，这样其特性与几何光学相似，这就叫似光性，似声性类似；非电离性:微波量子的能量不够大，达不到破坏物体内部的化学键所需的能量，不能发生电离。信息性:频率很高，频带很宽，适用于民用通讯甚至形成卫星通信系统[3]。
微波一般是由直流电或50Hz交流电通过一个特殊器件产生的。目前我们生活中所利用的微波技术很多，比如微波加热、微波杀菌、微波治疗手术等等。最广泛的就是生活中人手一部的手机，可以用做通信信号，也可作为电子元器件的基础材料参与到手机的运行当中。总之，现代人的生活已经离不开微波。
随着微波通信技术的飞速发展，微型化，集成化，高可靠性，低成本，片式化和环保是移动通讯设备未来的发展趋势，微波介质陶瓷因其具有良好的特性符合作为电子元器件基础材料也随之发展起来，人们对其的需求越来越多，要求越来越高[4]。
1.2微波介质陶瓷
1.2.1 微波介质陶瓷的概念
微波介质陶瓷(MWDC)就是被用在微波频段(主要是UHF、SHF频段，300MHz～300GHz)电路中作为介质材料并能够实现多功能的陶瓷，它是近年来国内外新兴起的一大热门[5]。主要应用为移动通讯、卫星通信、军用雷达、GPS、蓝牙技术、无线局域网等目前先进通信技术方面。
1.2.2 微波介质陶瓷的发展进程
20世纪30年代末期，微波介质陶瓷首次出现在人们的视野中，但当时的社会生产生活完全不需要这类发现，它对于人们来说是多余的，只有可能出现在致力于这一领域的专业人士的研究报告中。60年代，在该领域出现了第一批先驱者。在没有前人铺路，无人重视的科学境地下，Kakki等人找到了评估材料性能参数的方法。 之后几十年里出现了真正意义上的能够实用化的Ti系微波陶瓷滤波器。但由于实验环境简陋，技术的不成熟，这种产品出现了很大的问题: TiO2的温度系数偏大导致滤波器的温度稳定性较差，使之不能够大规模使用。进入70年代，对介质陶瓷材料的研究已经进入到了白热化的阶段。当时的日本与美国得益于第三次工业革命，他们两个国家在科技发展上处于这个世界的领先地位，于介质陶瓷这一领域更是处龙头位置。其中，美国最先找到了BaOTi02系陶瓷配方，这使得微波介质陶瓷材料进入到了实用阶段。接着，日本在80年代给出了不同类型性能优良的微波介质材料；其后，法、德等欧洲国家也相继在这方面开展研究。目前，日本在该项上的研究已赶超美国，站在世界的顶端．村田、松下、NGK等公司都研发了属于自己的性能优良的微波介质材料体系。这也标志着该项研究进入到了成熟阶段。但是美国、欧洲从来没有放弃，因为这些大国很注重科技的发展，攻克了此项技术，未来就不会落后挨打。而我国涉足微波介质陶瓷材料研究是从80年代初才开展；由于对材料的不了解、所掌握的工艺水平低，还有测试设备落后等因素，一直处于模仿与学习的阶段。1991年后，我国加大力度对微渡介质陶瓷材料的研发，甚至把它作为主要科研项目，为的就是力争赶上世界水平，满足社会需要，不落后不脱轨国际[69]。
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