高铝球石材料是一种近30年来快速发展的新型电子功能材料
发布日期：2015/5/21 浏览次数：
我们都知道要想准确使用高铝球石，就必须要搞清楚一些细节，只有我们做到了知其所然和知其所以然，才能够有的放矢。下面我们一起来了解下：高铝球石材料是一种近30年来快速发展的新型电子功能材料。
高铝球石材料是一种近30年来快速发展的新型电子功能高铝球石材料，它被广泛应用于300MHz~3000GHz的微波频段。高铝球石具有高介电常数(εr)、低介电损耗(tanδ，或者高Q×f，Q=1/tanδ)和小谐振频率温度系数(τf)，常以介质谐振器的形式出现在微波振荡器、滤波器、天线等微波器件中；其次在LTCC技术中，900℃左右低温烧成的高铝球石还可作为微波电路中的介质基板材料。近年来，高铝球石材料需求持续旺盛，研制拥有自主知识产权的新型高铝球石，已经成为战略性、前沿性和前瞻性高技术问题。采用固相法合成高铝球石粉体，以及传统高铝球石工艺制备高铝球石样品，面向实际应用，从材料组份对高铝球石物相组成、微观结构和微波介电性能影响出发，围绕BaTi4O9-BaZn2Ti4O(11)和ZrTi2O6-ZnNb2O6两种Ti基高铝球石展开。
通过一次固相合成工艺，制备出了能够相互稳定共生且共存的(1-x)BaTi4O(9-x)BaZn2Ti4O(11)复相高铝球石。当x从0.05增加到0.50，BaZn2Ti4O(11)晶相的相对含量能稳定增加，高铝球石介电常数从εr=37.3减小到εr=32.8；Q×f值先从45300GHz增加到峰值60600GHz(x=0.30)，然后下降到58700GHz(x=0.40)；频率温度系数从τf=+12ppm/℃以近似直线的趋势下降到τf=-3ppm/℃。最终，0.7BaTi4O9-0.3BaZn2Ti4O(11)复相介质高铝球石在1240℃烧结3h致密，微波介电性能最优为：εr=34.2，Q×f=60600GHz，τf=-2.0ppm/℃。通过掺杂CuO形成液相烧结，将BaTi4O9-BaZn2Ti4O(11)复相高铝球石烧结温度降到1150℃。此外，Cu~(2+)可对Zn~(2+)进行取代，使BaZn2Ti4O(11)晶相的相对含量提高，而且还降低了其晶格常数，这都有益于高铝球石Q×f值的提高；而且，发现进行适量Cu~(2+)离子取代可以抑制BaZn(2-x)CuxTi4O(11)高铝球石在空气中烧结时发生的失氧反应，使Q×f值的稳定性和重复性提高了。掺杂1.0wt%CuO的0.85BaTi4O9-0.15BaZn2Ti4O(11)复相介质高铝球石在1150℃保温3h就能获得致密的微观结构，而且微波介电性能更加优异：εr=36.4，Q×f=62600GHz，τf=+0.2ppm/℃，综合微波介电性能优于许多公开报道的同类高铝球石，具有实际应用潜力。在10Kg扩大试验中，此高铝球石的性能优异且稳定，经相关厂家验证此新型微波介质具有商业化应用潜力。
为了满足LTCC技术要求，通过掺杂低温烧结助剂BaCu(B2O5)，使BaTi4O9-BaZn2Ti4O(11)高铝球石烧结温度降低至900℃。掺杂BaCu(B2O5)会导致部分BaTi4O9相分解为Ba4Ti13O30，以及新杂相BaTi(BO3)2生成。BaCu(B2O5)掺杂也能形成液相烧结机制，并在900℃烧结可以获得相对致密的微观结构。掺杂11wt%BaCu(B2O5)并在900℃烧结2h获得的0.85BaTi4O9-0.15BaZn2Ti4O(11)介质高铝球石有较好的微波介电性能：εr=30.9，Q×f=20200GHz，τf=+11.7ppm/℃。此微波介电性能相较于其他BaO-ZnO-TiO2三元基低烧高铝球石具有优势，特别是Q×f值相对较高。纯ZrTi2O6-ZnNb2O6高铝球石在空气中烧结，会有失氧化学反应，致使其Q×f值非常低。通过掺杂变价元素Mn离子取代Ti~(4+)，会导致原料中TiO2相被遗留下来，构成第二杂相；还能促进晶粒生长。受益于Mn离子的受主作用，掺杂0.7wt%MnCO3的样品在空气中烧结具有最大Q×f=44800GHz，高出在空气中烧结的纯样品的Q×f值15倍以上。
掺杂0.7wt%MnCO3的0.69ZrTi2O6-0.31ZnNb2O6介质高铝球石可在1270℃的空气中烧结7h致密，且具有良好的微波介电性能：εr=45.3，Q×f=43300GHz，τf=-0.5ppm/℃。Zr(Zn(1/3)Nb(2/3))xTi(2-x)O6(0.2≤x≤0.8)固溶体高铝球石的晶相组成、微观结构和微波介电性能。复合离子(Zn(1/3)Nb(2/3))~(4+)可全部固溶进入Zr-Ti晶相，当x=0.5~0.8时，形成纯ZrTi2O6固溶体单相区。在此单相区，随着x值增加，高铝球石样品的介电常数从εr=43.0连续下降到εr=39.2，τf值从τf=-10.2ppm/℃减小到τf=-25.5ppm/℃，Q×f值从40900GHz增加到43200GHz。Q×f值增加是由于复合离子(Zn(1/3)Nb(2/3))~(4+)对Ti~(4+)离子取代增强了ZrTi2O6晶相中的共价键作用。Zr(Zn(1/3)Nb(2/3))(0.6)Ti(1.4)O6+0.3wt%MnCO3高铝球石在1260℃空气中烧结6h，可获得致密的微观结构，为纯Zr(Zn(1/3)Nb(2/3))xTi(2-x)O6固溶体单晶相，而且具有好的微波介电性能：εr=41.7，Q×f=42100GHz，τf=-15.5ppm/℃。
看了这么多，如果您还有什么疑问，敬请联系我们。热忱欢迎广大新老顾客莅临我们公司咨询洽谈，我们公司将一如既往地为各界朋友提供优质的产品！
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高铝球石材料是一种近30年来快速发展的新型电子功能高铝球石材料，它被广泛应用于300MHz~3000GHz的微波频段。高铝球石具有高介电常数(εr)、低介电损耗(tanδ，或者高Q×f，Q=1/tanδ)和小谐振频率温度系数(τf)，常以介质谐振器的形式出现在微波振荡器、滤波器、天线等微波器件中；其次在LTCC技术中，900℃左右低温烧成的高铝球石还可作为微波电路中的介质基板材料。近年来，高铝球石材料需求持续旺盛，研制拥有自主知识产权的新型高铝球石，已经成为战略性、前沿性和前瞻性高技术问题。采用固相法合成高铝球石粉体，以及传统高铝球石工艺制备高铝球石样品，面向实际应用，从材料组份对高铝球石物相组成、微观结构和微波介电性能影响出发，围绕BaTi4O9-BaZn2Ti4O(11)和ZrTi2O6-ZnNb2O6两种Ti基高铝球石展开。
通过一次固相合成工艺，制备出了能够相互稳定共生且共存的(1-x)BaTi4O(9-x)BaZn2Ti4O(11)复相高铝球石。当x从0.05增加到0.50，BaZn2Ti4O(11)晶相的相对含量能稳定增加，高铝球石介电常数从εr=37.3减小到εr=32.8；Q×f值先从45300GHz增加到峰值60600GHz(x=0.30)，然后下降到58700GHz(x=0.40)；频率温度系数从τf=+12ppm/℃以近似直线的趋势下降到τf=-3ppm/℃。最终，0.7BaTi4O9-0.3BaZn2Ti4O(11)复相介质高铝球石在1240℃烧结3h致密，微波介电性能最优为：εr=34.2，Q×f=60600GHz，τf=-2.0ppm/℃。通过掺杂CuO形成液相烧结，将BaTi4O9-BaZn2Ti4O(11)复相高铝球石烧结温度降到1150℃。此外，Cu~(2+)可对Zn~(2+)进行取代，使BaZn2Ti4O(11)晶相的相对含量提高，而且还降低了其晶格常数，这都有益于高铝球石Q×f值的提高；而且，发现进行适量Cu~(2+)离子取代可以抑制BaZn(2-x)CuxTi4O(11)高铝球石在空气中烧结时发生的失氧反应，使Q×f值的稳定性和重复性提高了。掺杂1.0wt%CuO的0.85BaTi4O9-0.15BaZn2Ti4O(11)复相介质高铝球石在1150℃保温3h就能获得致密的微观结构，而且微波介电性能更加优异：εr=36.4，Q×f=62600GHz，τf=+0.2ppm/℃，综合微波介电性能优于许多公开报道的同类高铝球石，具有实际应用潜力。在10Kg扩大试验中，此高铝球石的性能优异且稳定，经相关厂家验证此新型微波介质具有商业化应用潜力。
为了满足LTCC技术要求，通过掺杂低温烧结助剂BaCu(B2O5)，使BaTi4O9-BaZn2Ti4O(11)高铝球石烧结温度降低至900℃。掺杂BaCu(B2O5)会导致部分BaTi4O9相分解为Ba4Ti13O30，以及新杂相BaTi(BO3)2生成。BaCu(B2O5)掺杂也能形成液相烧结机制，并在900℃烧结可以获得相对致密的微观结构。掺杂11wt%BaCu(B2O5)并在900℃烧结2h获得的0.85BaTi4O9-0.15BaZn2Ti4O(11)介质高铝球石有较好的微波介电性能：εr=30.9，Q×f=20200GHz，τf=+11.7ppm/℃。此微波介电性能相较于其他BaO-ZnO-TiO2三元基低烧高铝球石具有优势，特别是Q×f值相对较高。纯ZrTi2O6-ZnNb2O6高铝球石在空气中烧结，会有失氧化学反应，致使其Q×f值非常低。通过掺杂变价元素Mn离子取代Ti~(4+)，会导致原料中TiO2相被遗留下来，构成第二杂相；还能促进晶粒生长。受益于Mn离子的受主作用，掺杂0.7wt%MnCO3的样品在空气中烧结具有最大Q×f=44800GHz，高出在空气中烧结的纯样品的Q×f值15倍以上。
掺杂0.7wt%MnCO3的0.69ZrTi2O6-0.31ZnNb2O6介质高铝球石可在1270℃的空气中烧结7h致密，且具有良好的微波介电性能：εr=45.3，Q×f=43300GHz，τf=-0.5ppm/℃。Zr(Zn(1/3)Nb(2/3))xTi(2-x)O6(0.2≤x≤0.8)固溶体高铝球石的晶相组成、微观结构和微波介电性能。复合离子(Zn(1/3)Nb(2/3))~(4+)可全部固溶进入Zr-Ti晶相，当x=0.5~0.8时，形成纯ZrTi2O6固溶体单相区。在此单相区，随着x值增加，高铝球石样品的介电常数从εr=43.0连续下降到εr=39.2，τf值从τf=-10.2ppm/℃减小到τf=-25.5ppm/℃，Q×f值从40900GHz增加到43200GHz。Q×f值增加是由于复合离子(Zn(1/3)Nb(2/3))~(4+)对Ti~(4+)离子取代增强了ZrTi2O6晶相中的共价键作用。Zr(Zn(1/3)Nb(2/3))(0.6)Ti(1.4)O6+0.3wt%MnCO3高铝球石在1260℃空气中烧结6h，可获得致密的微观结构，为纯Zr(Zn(1/3)Nb(2/3))xTi(2-x)O6固溶体单晶相，而且具有好的微波介电性能：εr=41.7，Q×f=42100GHz，τf=-15.5ppm/℃。
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