Новая низкотемпературная микроволновая диэлектрическая керамика BaCu(B2O5) с добавлением 0,6Ca3/5La4/15TiO3–0,4Li1/2Nd1/2TiO3 (сокращенно CLT–LNT) была приготовлена твердотельным способом. Исследовано влияние BaCu(B2O5) на фазовый состав, поведение при спекании и микроволновые диэлектрические свойства свежесинтезированной керамики CLT-LNT. Все образцы керамики CLT-LNT с добавлением BaCu(B2O5) имели однофазную орторомбическую структуру перовскита. BaCu(B2O5) резко снизил температуру спекания керамики CLT–LNT с 1400 до 930 °C. Благоприятные микроволновые диэлектрические свойства (εr=87,6, Q×f=6530 ГГц, τf=3,2 ppm/°C), а также максимальная относительная плотность (97,9%) были получены для CLT с добавлением 1,6 мас.% BaCu(B2O5). Керамика LNT спекается при 930 °C в течение 3 часов. Таким образом, такая новая керамика CLT-LNT с добавлением BaCu(B2O5) может быть многообещающим кандидатом для применения в низкотемпературной керамике совместного обжига.

1 Введение За последние несколько десятилетий произошло бурное развитие беспроводной связи в системах сотовой связи и спутниковой связи. Постоянно увеличивающаяся плотность упаковки СВЧ-компонентов, таких как фильтр, генератор и антенна, неизбежно приводит к увеличению объема микросхемы и значительному выделению тепла [1, 2]. Для обеспечения надежности компонентов и схем широко используется теплопроводный наполнитель для отвода нежелательного тепла [3–5]. Керамика с высокой теплопроводностью может быть лучшим выбором. В настоящее время технология низкотемпературной керамики с совместным обжигом (LTCC) стала незаменимым подходом к производству для реализации миниатюризации и интеграции систем СВЧ-схем [6]. Для удовлетворения требований технологии LTCC диэлектрики с высокой диэлектрической проницаемостью, высокой добротностью и близким к нулю температурным коэффициентом резонансной частоты должны быть хорошо спечены при низкой температуре (<961 °C) для совместного обжига с Ag [7–9].

Однако большинство известных коммерческих керамических материалов с большими значениями диэлектрической проницаемости и добротности имеют высокие температуры спекания. Чтобы решить эту проблему, легкоплавкие добавки для спекания, такие как оксиды, соединения и стеклянные фритты, обычно смешивают с керамическими материалами для снижения температуры спекания. Многие исследователи приложили огромные усилия. Фанг и др. снизили температуру спекания до 950 °С в керамике Ca0,35Li0,25Nd0,35Ti0,97Al0,03O3 добавлением 5 мас.% BaCu(B2O5) и получили оптимизированные микроволновые диэлектрические свойства: εr = 109,5, Q × f = 2979 ГГц, и τf=41,2 ppm/°C [10]. Рен и др. представили новый LTCC-материал с температурой спекания 875 °C на основе стекла CaO–B2O3–SiO2/керамики CaTiO3 [11]. Этот материал имеет следующие характеристики: εr = 25,7, Q × f = 7778 ГГц, τf = 3,7 ppm/°C, КТР = 6,9 ppm/K и теплопроводность λ = 3,4 Вт/мK. Чжан и др. исследовали влияние комбинированных добавок H3BO3–CuO–Li2CO3 на температуру спекания керамики Ca0,61Nd0,26Ti0,98Sn0,02O3 (УНТ) [12]. Комбинированные добавки H3BO3–CuO–Li2CO3 эффективно снизили температуру спекания керамики из УНТ с 1300 до 950 °С. Li0,5Nd0,5TiO3 (LNT) продемонстрировал эффективную компенсацию значения τf низкообожженной керамики из УНТ. Отличные диэлектрические свойства εr=90,6, Q×f=3400 ГГц и τf=9 ppm/°C были получены в керамике 0,4CNTS–0,6LNT с 5% масс. (H3BO3–CuO)–0,5% масс. Li2CO3, спеченной при 900°С. °С в течение 2 часов. (1-x)Ca0,6La0,8/3TiO3-xLi1/2Nd1/2TiO3 (0,4≤x≤0,6) — хорошо известный керамический материал для микроволновых применений благодаря его высокой относительной диэлектрической проницаемости, высокому коэффициенту качества и температуре, близкой к нулю. коэффициент резонансной частоты. Хорошая температурная стабильность (τf = 4,5 ppm/°C) с высокой диэлектрической проницаемостью 105 и значением Q × f 7000 ГГц была получена в образце, спеченном при 1400 °C в течение 4 ч при x=0,5 [13]. Между тем более высокое значение Q×f 7800 ГГц с τf=51,8 ppm/°C также было получено при x=0,4. Однако совместный обжиг с электродами с высокой проводимостью (например, Ag) при низкой температуре (≤950 °C) затруднителен. В соответствии с предыдущими исследованиями [14, 15] нами был получен новый LTCC-материал с высокой диэлектрической проницаемостью на основе керамики BaCu(B2O5)/CLT–LNT (0,6Ca3/5La4/15TiO3–0,4Li1/2Nd1/2TiO3). Исследованы температура спекания, фазовый состав, микроструктура и микроволновые диэлектрические свойства.
………………
4. Выводы
Была изготовлена новая диэлектрическая керамика CLT-LNT с низкой обжигом и высокой εr для микроволнового излучения с добавлением BaCu(B2O5), и были исследованы поведение при спекании и микроволновые диэлектрические свойства керамики CLT-LNT с различным количеством добавки BaCu(B2O5). BaCu(B2O5) снизил температуру спекания керамики CLT–LNT с 1400 до 930 °C и улучшил ее уплотнение. Во всех образцах керамики CLT–LNT с добавлением BaCu(B2O5) второй фазы обнаружено не было. Керамика CLT-LNT с добавлением 1,6 мас.% BaCu(B2O5), спеченная при 930 °C в течение 3 ч, имела оптимальные микроволновые диэлектрические свойства εr=87,6, Q×f=6530 ГГц и τf=3,2 ppm/°C, что позволяет многообещающий материал для приложений LTCC.