镁黄长石（Ca_2MgSi_2O_7）低介电常数MLCC材料的制备及介电性能研究

【摘要】现代电子信息技术向高频、高稳定、低损耗方向的快速发展,对关键电子元件一多层片式陶瓷电容(Multi-layerceramiccapacitors,MLCC)的性能提出了更高的要求。为了满足此要求,低介电常数、低损耗、零电容温度系数、低成本的介电陶瓷材料成为当今研究的一个热点方向。镁黄长石(Ca2MgSi2O7)属于四方晶系,具有化学稳定、热稳定等特点,在生物、发光等领域得到广泛研究,但其介电性能还未见到公开报道。论文首先系统研究了Ca2MgSi2O7的结构和介电性能；采用离子掺杂、引入第二相以及低熔点烧结助剂的方式对其进行改性,揭示陶瓷烧结特性、相组成、微观结构与介电性能之间的内在规律；得到烧结温度较低、介电损耗小、电容温度系数较低、与Ag；Pb内电极共烧良好的陶瓷材料,有望成为一种NPOMLCC候选材料。(一)采用固相法制备出Ca2MgSi2O7及Zn掺杂Ca2MgSi2O7陶瓷。Ca2MgSi2O7陶瓷利用高温固相法难以获得纯净相,伴随微量的Si02的第二相产生,温度过高将熔化。1300-C烧结4h得到相对致密的陶瓷块体,其介电性能为：爵=7.87,tanδ=0.0025,TCC值为44-96ppmn/℃之间。纯Ca2MgSi2O7陶瓷具有烧结温度高、致密度低、介电损耗较高、TCC值偏大等问题。Zn2+离子取代Mg位,可稍微降低陶瓷烧结温度,但出现CaSiO3第二相,介电性能改进效果不明显。(二)通过添加负TCC值CaTiO3有效调节Ca2MgSi2O7陶瓷的温度稳定性。CaTiO3以第二相的形式存在于陶瓷中,当加入量为8.5wt%时,能得到最佳的TCC性能,其变化范围为-35-1ppm/-C。但是CaTiO3的加入不利于陶瓷的烧结致密化过程。(三)通过Bi203、B12O3-B2O3复合助剂降低Ca2MgSi207-CaTi03复合陶瓷烧结温度,分析陶瓷烧结行为、相组成和微观结构,揭示陶瓷降温机制。单独添加5wt%Bi2O3时,复合陶瓷可在1190℃烧结致密。Bi203-B203复合助剂降温效果优于单一Bi203助剂,5wt%Bi2O3-2wt%B2O3复合助剂可使陶瓷烧结温度降至1100℃,并获得优良的介电性能：εr=12.53,tanδ<10-4,TCC在-26.35-+29.52ppm/℃之间。Ca2MgSi2O7-8.5wt%CaTiO3-5wt%Bi2O3-2wt%B2O3复合陶瓷能和30Pd/70Ag内电极共烧良好,界面清晰。
【作者】赵新辉；
【导师】张启龙；
【作者基本信息】浙江大学，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】MLCC；Ca2MgSi2O7；介电性能；CaTiO3；烧结助剂；

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