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1、河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）学院：材料学院 2010年 3月16日 课题名称CLNT陶瓷的低温烧结及介电性能的研究学生姓名顾斌专业班级非金材062课题类型论文指导教师顾永军职称讲师课题来源科研1. 设计（或研究）的依据与意义现代移动通信技术的高速发展，对移动通信终端用射频元器件的小型化提出了越来越高的要求。射频元器件小型化最初解决方案是采用高介电常熟的微波介质陶瓷，但是小型化程度有限。以低温共烧陶瓷（Low temperature cofired ceramic，简称LTCC）技术为基础的多层结构设计可有效的减小器件的体积，是实现元器件小型化，集成化，高可靠性和低成本方向发
2、展的重要途径。多层微波元器件的制备，需要微波介质陶瓷与高电导率电极共烧。从经济性以及环境保护的角度考虑，选择高电导率金属Ag，Cu（熔点分别为961和1083）作为内电极是最想的。Ca0.7Nd0.2TiO3- (Li1/2Nd1/2)TiO3微波介电陶瓷属于复合钙钛矿系，具有较高的介电常数，适中的介电损耗，近零的频率温度系数，有优势成为小型化移动通讯设备的介质材料。该微波介质陶瓷体系是由两种频率温度系数相反的陶瓷复合而成。用正的谐振频率温度系数的高介电常数的Ca0.7Nd0.2TiO3（CNT）（ Kr=170，Qf=3600GHz，TCF=800ppm/），再引入负的谐振频率温度系数的高介
3、电常数的(Li1/2Nd1/2)TiO3（LNT）（Kr=80，TCF=310ppm/）陶瓷，最后得到介电性能优异的微波介质陶瓷。其温度较高，仍然不能满足与Ag或Cu共烧。而降低介电陶瓷的烧结温度主要途径有：一、利用化学方法，制备出超细粉体。二、选择合适的烧结助剂，进行液相烧结。三、降低原料粒度，提高颗粒的反应活性。对于第一种方法只能小范围内降低烧结温度，且成本较高，不利于工业化生产。而在降低颗粒粒度的同时结合第二种方法可以很大程度上降低烧结温度，进而实现共烧技术。结合文献本研究选取BCB,LBS等作为助烧剂，研究其对CLNT陶瓷的相组成，烧结特性，介电性能的影响。使其降到能与Ag或Cu共烧的
4、温度。通过XRD检测判断主晶相的合成，利用排水法测体积密度，用扫描电镜JSM-5600LV观察表面形态，采用AB2782型精密LCR测试仪测介电性能。2国内外同类设计（或同类研究）的概况综述目前微波技术正向着更高频率（毫米波和亚毫米波）的方向发展，并拓宽频率宽度，充分利用频率资源。移动通信和便携式终端朝着小型化，集成化，轻质化高可靠性和低成本方向发展。这对以微波介质陶瓷材料为基础的电子元器件提出了更高的要求。为满足这一发展要求，寻找高介电常数，高品质因数和近零的频率温度系数的微波介质陶瓷迫在眉睫。为了推动电子元器件的进一步小型化，微波频段下的多层集成电路技术迅速发展起来，多层片式就可以实现这一
5、目的。制备多层片式微波元器件，需要微波介质材料与高电导率的金属共烧，从材料的经济性和环保角度考虑，使用熔点较低的Cu（1064），Ag（960）等贱金属作为电极材料最为理想。因此，低温烧结微波介质陶瓷的研究和开发成为了广大学者研究的热点。近年来，以ABO3(CaTiO3)为基础的钙钛矿结构得到了广泛的研究，通过 A、B位取代使其性能得到很大改善Yoshida等报道了用Nd3+部分取代CaTiO3中的Ca2+对微波性能的影响。0.78x0.93时，Ca1-xNd2x/3TiO3（CNT）为La2/3TiO3型的钙钛矿结构, r为80-100,但Qf1000GHz。而在0x0.69时，CNT为Gd
6、FeO3型的正交钙钛矿结构，r和Qf值较高。尤其是当x=0.39时材料的微波性能最好，在1400烧结4小时，r=108，Qf=17200GHz，但f为较大的正值。在1400以下烧结，是否也能制备出具有较好微波性能的CNT陶瓷未见报道。Li1/2Nd1/2TiO3则具有较高的r，较大的负f，将CNT与其复合可望获得高r和温度稳定的微波介质陶瓷材料。又比如利用(Li1/2Nd1/2)+1/2取代Ca+2使其品质因数得到了的提高 ，但温度系数由+800降到-300，且品质因数降低了很多Qf=700GHz（3GHz下测量）。Nd+3取代Ca+2使其温度系数得到了很大的降低。Kim等人对此又做了进一步的
7、研究，将这两个体系复合，研究(1-x)(Ca0.7Nd0.2)TiO3+x(Li0.5Nd0.5)TiO3 随x值的增加，其介电性能的变化。当x=0.5时，可获得最佳的介电性能Kr=135，Qf=2250GHz，TCF=20ppm/。为较大的正值3. 课题设计（或研究）的内容1，传统的固相反应法制备出合适的助烧剂，CLNT陶瓷粉体。2，索合适比例的助烧剂，研究其对CLNT陶瓷介电性能的影响，并找出规律。3. 烧结温度，使其尽可能与Cu或Ag共烧。4. 主要技术指标(或研究目标)1. 了解CLNT陶瓷最新发展状况，探索助烧剂对其助烧效果；2. 定实验方案并掌握实验操作基本技能；3. 掌握XRD、SEM和LCR的原理及测试方法；4. 撰写8000字毕业论文，完成12000字符的外文翻译。5. 进度计划12周 调研、开题报告的撰写、实验方案设计39周 工艺实验(配料、合成、成型、烧结等)1011周 性能测试1213周 微观分析1415周 论文撰写，答辩指导教师意见指导教师签字： 年 月 日教研室意见教研室主任签字： 年 月 日
