Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

Развитие в последние десятилетия беспроводных телекоммуникаций, а также повышение требований к различным электронным устройствам высокочастотного и сверхвысокочастотного диапазона привело к необходимости создания более компактных и миниатюрных электронных компонентов, таких как фильтры, резонаторы, конденсоры и т. д. Основой для таких компонентов служит керамическая подложка, миниатюризация которой стала возможна благодаря технологии низкотемпературного со-обжига керамики (LTCC, НСК) [1]. Данная технология, в отличие от используемой ранее технологии высокотемпературного со- обжига керамики (HTCC, ВСК), предполагает обжиг керамической подложки при температурах ниже температуры плавления серебра (961 °С), которая считается условной границей для производства НСК. Также в технологии LTCC в качестве токопроводящего слоя используются электроды на основе тугоплавких металлов, таких как серебро, золото, платина и даже медь. При этом температура плавления такой металлизации также лежит в диапазоне 600-961 °С. Таким образом, данная технология позволяет осуществлять обжиг керамики и вжигание металлизации в одну стадию. Целью работы является синтез материала в системе сложных оксидов для технологии LTCC с температурой спекания ниже 961 °С и следующим уровнем электрофизических свойств: диэлектрическая проницаемость е не ниже 20, фактор диэлектрической добротности Q х f 60000-70000 ГГц. Для синтеза низкотемпературной керамики наиболее перспективной признана система Li2O - ZnO - TiO2. Согласно результатам исследования [2], керамика состава Li 2 Zn 3 Ti 4 Oi 2 , полученная при температуре 1075 °С, имеет е = 20,6 и Q х f = 106700 ГГц. Однако высокая температура спекания не позволяет использовать данную керамику в технологии LTCC. Использование эвтектик, образующих жидкую фазу в ходе обжига, является наиболее эффективным и экономически доступным способом снижения температуры спекания [3]. В качестве спекающей добавки использовали состав, отвечающий одной из эвтектических точек в системе Li 2 O-ZnO-B 2 O3. В данном исследовании рассмотрено влияние температуры обжига и количества вводимого модификатора на величину средней плотности и открытой пористости керамики, а также определены электрофизические свойства. В качестве исходных материалов для синтеза порошка в системе Li2O - ZnO - TiO 2 использовали Li 2 CO3, ZnO и TiO 2 квалификации не ниже «ч. д. а.». Смесь исходных материалов в соответствии со стехиометрией и с учетом потерь при прокаливании измельчали в шаровой мельнице корундовыми телами в течение 8 ч в среде ацетона. После измельчения полученную суспензию высушивали в конвективной сушилке при температуре 70 °С, затем протирали через сито с размером ячеек 0,5 мм. После этого порошок прокаливали при температуре 900 °С с выдержкой в течение 8 ч. Согласно результатам рентгенофазового анализа, в ходе прокаливания образовалась одна ярко выраженная фаза состава Li 2 O 3 Z nO 4 TiO 2 . Имеется смещение пиков интенсивностей влево по сравнению с карточкой данного соединения JCPDS 44-1038, что говорит о высокой дефектности полученного материала (рис. 1 ). Рис. 1. Результаты рентгенофазового анализа порошка в системе Li 2 O-ZnO-TiO 2 после прокаливания при температуре 900 °С После прокаливания материал измельчали тем же способом, что и до прокаливания. Суспензию высушивали при комнатной температуре, порошок протирали через сито № 05. Порошок модификатора в системе Li2O - ZnO - B 2 O 3 получали двумя способами. Первый способ заключался в синтезе порошка модификатора непосредственно во время обжига образцов. Исходными материалами для синтеза добавки служили Li 2 CO3, ZnO и B 2 O 3 квалификации не ниже «ч. д. а.». 571