论文总字数：21734字

摘 要

低介微波介质材料是一种重要的新型陶瓷材料。它被广泛地用于微波通讯、航空航天、汽车电子、军事雷达以及医疗电子等各个方面，对人们的日常生活有着重要的影响。随着5G时代的到来，这种材料越发受到人们重视，成为目前陶瓷材料的一个研究热点。但大多数材料熔点较高，难以与低熔点的电极材料进行共烧，所以采取低温共烧陶瓷（LTCC）技术来制备。本文采取传统的固相反应方法，制备Li₃BO₃体系陶瓷，并研究烧结条件与成品介电性能的关系。

本论文主要的研究内容为：

1.以氧化硼（B₂O₃）、碳酸锂（Li₂CO₃）为原料，按照一定的比例混合均匀，在不同的烧结条件下进行烧结，研究烧结条件与介电性能的关系。

2.对烧结产物进行表观密度、XRD、介电性能的表征。

3.分析不同原料组成、工艺条件对陶瓷相组成、致密度、介电性能的影响。

实验结果表明：氧化硼（B₂O₃）、碳酸锂（Li₂CO₃）在烧结温度为590℃、烧结时间为6小时时，产物的致密性最佳，烧结温度为600℃、烧结时间为4小时时，产物介电性能最佳。

关键词：低温共烧陶瓷技术；固相合成法；Li₃BO₃体系陶瓷；介电性能

Abstract

Low dielectric microwave material is an important new ceramic material. It is widely used in microwave communication, aerospace, automotive electronics, military radar, medical electronics and other aspects, and has an important impact on people's daily life. With the coming of 5G era, this kind of material has been paid more and more attention and become a research hotspot of ceramic materials. However, most of the materials have high melting point and are difficult to be co fired with low melting point electrode materials, so LTCC technology is adopted to prepare them. In this paper,Li₃BO₃ ceramics were prepared by traditional solid state reaction method, and the relationship between sintering conditions and dielectric properties of the products was studied.

The main research contents of this paper are:

1. Boron oxide (B₂O₃) and lithium carbonate (Li₂CO₃) were used as raw materials, mixed uniformly according to a certain proportion, and sintered under different sintering conditions. The relationship between sintering conditions and dielectric properties was studied.
2. The apparent density, XRD and dielectric properties of the sintered products were characterized.
3. The effects of different raw materials and processing conditions on the phase composition, density and dielectric properties of ceramics were analyzed.

The results show that the density of the products is the best when the sintering temperature is 590 ℃ and the sintering time is 6 hours. The dielectric properties of the products are the best when the sintering temperature is 600 ℃ and the sintering time is 4 hours.

Keywords:Low temperature co-fired ceramic technology; Solid phase synthesis; Li₃BO₃ system ceramics; Dielectric properties

目 录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2低温共烧陶瓷技术概论 1

1.2.1低温共烧陶瓷技术的工艺流程 2

1.2.2低温共烧陶瓷材料体系 2

1.2.3低温共烧陶瓷材料性能及其调控 3

1.2.4低温共烧陶瓷的应用 4

1.3 低介微波介质材料的相关研究 5

1.4 本文的研究意义、目的以及主要内容 6

第2章 陶瓷的制备及其结构与性能表征 7

2.1引言 7

2.2 实验原料及仪器设备 7

2.3 陶瓷的制备工艺流程 8

2.4 样品结构表征与性能测试 11

2.4.1 表观密度测试 11

2.4.2 X射线衍射物相分析（XRD） 12

2.4.3 介电性能测试 12

第3章 Li₃BO₃体系陶瓷的制备和介电性能 13

3.1 Li₃BO₃体系陶瓷的研究 13

3.1.1 实验方法和工艺 13

3.1.2 烧结温度与烧结时间对材料物相的影响 13

3.1.3烧结性能 14

3.1.4 介电性能 16

第4章 结论 19

参考文献 20

致 谢 21

本文所用原材料费用一览表 22

本文测试及分析费用一览表 22

第1章 绪论

1.1 引言

目前，5G时代已经到来，随着科学技术的日新月异，无线通信行业以及广播行业正在不断发展，对于具有变化的微波介质特性的不同类型的陶瓷的需求，也在不断增长。具有数个多功能传感器以及处理设备的无线互联世界，目前已经成为现实。而人们日常使用的智能手机、平板电脑、笔记本电脑以及相机等设备，这些都可以通过多种公共和私人无线设备进行连接。多层共烧陶瓷技术，可用来制造多种相关器件，例如振荡器，带通滤波器，天线和波导等，用于无线通信中微波元件的小型化。而所烧得的陶瓷材料，之所以可以用来制造这些器件，主要是因为它的三个重要特性：合适的相对介电常数（对于器件小型化来说需要较高的相对介电常数，对于信号的快速传输来说需要较低的相对介电常数），较低的介电损耗，接近于零的谐振频率温度系数。除此之外，所烧结材料的烧结温度、它的毒性、与电极材料的化学相容性还有它的成本效益，也是我们需要关注与考虑的问题。

由于大多数低损耗陶瓷介电材料的烧结温度都偏高，这会导致它与一些熔点较低的电极材料在共烧上产生困难。另外，较高的烧结温度也会加大我们在生产中的能源消耗，提高生产成本，降低成本效益，所以我们选择通过低温陶瓷共烧（LTCC）技术来解决这一问题。低温共烧陶瓷（LTCC）技术目前已经较为成熟。 具有好的介电性能的优良的微波介质材料的烧结温度通常较高，近来，已经进行了广泛的研究，找到了用于使微波器件小型化的可用于银或铝电极的材料，必须将陶瓷材料的烧结温度降低到可与银共烧的水平^[1]。

1.2低温共烧陶瓷技术概论

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