Диэлектрические композиты CaTiO3-K2MoO4 (CTO-KMO) были успешно спечены в холодном состоянии при 150 ◦C в течение 30 мин при одноосном давлении 200 МПа. Рентгеновская дифракция, спектроскопия комбинационного рассеяния, SEM с обратным рассеянием и энергодисперсионное рентгеновское картирование подтвердили сосуществование CTO и KMO без признаков взаимодиффузии и паразитных фаз ни между двумя керамическими концевыми элементами, ни с внутренними электродами из Ag. По мере увеличения концентрации KMO температурный коэффициент резонансной частоты (TCF) и относительная диэлектрическая проницаемость (εr) уменьшались, но добротность микроволн (Q × f) увеличивалась. Близкий к нулю состав ВКФ был получен для композитов CTO-0,92KMO, которые показали εr ∼ 8,5 и Q × f ∼ 11000 ГГц. Была спроектирована и изготовлена микрополосковая патч-антенна с использованием холодного спекания CTO-0,92KMO в качестве подложки (40×40×1,4 мм), что дало s11 –14,2 дБ и эффективность излучения 62,0 % на частоте 2,51 ГГц.
Введение
Технология сотовой связи пятого поколения (5G) обеспечивает гораздо более быстрый и надежный широкополосный доступ с большей пропускной способностью и меньшим временем отклика. Однако для максимального использования частотных диапазонов, доступных для 5G, требуются новые микроволновые (MW) материалы. мс) и большей функциональностью, чем их аналоги 4G [1–5]. Задержка зависит от относительной диэлектрической проницаемости (r) керамики по формуле: tpd = √εr c , (1) где = расстояние передачи, c = скорость света в вакууме. Поэтому для антенн, резонаторов, фильтров, подложек и микрополосковых линий в устройствах связи 5G потребуются материалы с низкими диэлектрическими потерями и низким εr (<15), такие как оксид алюминия, силикаты, молибдат

бораты и вольфраматы [6–14]. Однако керамика производится с использованием традиционной технологии спекания (> 1000 ◦ C) и, следовательно, не может быть напрямую интегрирована в полимерные печатные платы (ПП). Таким образом, чтобы совершить настоящую революцию в производстве ВЧ-компонентов для технологии 5G, необходимы интегрированные керамические компоненты, которые уплотняются при температурах ниже температуры плавления полимеров (обычно < 200 ◦C). До недавнего времени это считалось невозможным, но холодное спекание, разработанное группой Рэндалла с соавторами, способно уплотнять MW керамику и композиты при температуре < 200 ◦C, в том числе Li2MoO4 (LMO), MoO3, Na2Mo2O7 (NMO), K2Mo2O7, (LiBi)0.5MoO4, ЖМО-ПТФЭ, Al2SiO5-NaCl и ЖМО-BaFe12O19 [15–30]. Недавняя работа показала, что низкий температурный коэффициент резонансной частоты (TCF) (< r < 50) достигается в холодноспекшихся диэлектрических композитах LMO-Na0,5Bi0,5MoO4 и NMO (Bi0,95Li0,05)(V0,9Mo0,1)O4. керамики [31–33], но на сегодняшний день нет сообщений о материалах MW холодного спекания с близкой к нулю TCF, отвечающих требованиям технологии 5G, т.е. низкому εr и низким диэлектрическим потерям (tanı, высокому коэффициенту качества Q × f). В настоящей работе , концевые члены, CaTiO3 (CTO, εr = 160, TCF = +850 ppm/°C) [34] и K2MoO4 (KMO, εr = 6,37, TCF = -70 ppm/°C) [32], были выбраны для подготовить серию керамических композитов с перспективой получения материала с низким εr (<15), почти нулевым TCF и высоким значением Q × f, подходящего для подложек антенн 5G.
……
Выводы
Холодноспекшуюся СВЧ-керамику ХТО-КМО с относительной плотностью 89–100 % изготавливали при температуре 150 ◦С и одноосном давлении 200 МПа с выдержкой 30 мин. В композитной керамике присутствовали только фазы CTO и KMO, и не было никаких признаков химической реакции между двумя фазами с помощью XRD, SEM и спектроскопии комбинационного рассеяния. Паста Ag была введена в холодноспекшиеся образцы CTO-0,92KMO, и изображения BSE не показали признаков реакции на границе раздела между керамикой и электродом, что свидетельствует о хорошей совместимости для будущего изготовления более сложных интегрированных устройств. С увеличением массовой доли KMO уменьшались εr и TCF, а Q × f увеличивалась. Почти нулевая ВКФ +4 ppm/°C была получена в CTO-0,2KMO с εr ∼ 8,5 и Q × f ∼ 11000 ГГц. Была спроектирована и изготовлена микрополосковая патч-антенна с использованием в качестве подложки холодного спекания CTO-0,2KMO, работающая на частоте 2,51 ГГц с эффективностью излучения 62,0 %. Поэтому считается, что CTO-KMO холодного спекания обладает большим потенциалом для изготовления интегрированных устройств, непосредственно изготовленных на металлизированных печатных платах для приложений 5G.