CaO-B_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的低温烧结机理

研究了CaO -B2 O3 -SiO2 系微晶玻璃的烧结过程、析晶机制、微观结构以及介电性能等。该材料能够在 85 0℃的低温烧结 ,烧结体具有良好的介电性能 (εr=4 .975 ,tgδ≤ 0 .0 0 1,1GHz)。微观结构主要为 75 %～ 80 %体积百分比的晶相 (晶粒尺寸为 5 0～ 10 0nm)、少量的残余玻璃相和气孔 ;主要晶相为CB(CaO .B2 O3 )、C6S4(6CaO .4SiO2 )和CS(CaO .SiO2 )。该材料适用于高频电子元器件等领域。

硼硅酸玻璃对CaO-B_2O_3-SiO_2玻璃陶瓷结构和性能的影响

采用在CaO-B2O3-SiO2（CBS）玻璃中添加硼硅酸玻璃的方式制备了低温烧结的CBS复相玻璃陶瓷,系统地研究了其对CBS玻璃陶瓷10MHz下的介电常数及热膨胀系数的影响规律。利用DSC,XRD和SEM微观结构分析方法,研究了试样的性能与结构的关系。研究结果表明：硼硅酸玻璃与CBS玻璃具有很好的相容性,硼硅酸玻璃的添加量在0～40%（质量分数,下同）的范围内均可在850℃烧结。硼硅玻璃能有效降低体系的介电常数,实现介电常数在5.6～6.6范围内可调;硼硅玻璃的添加量小于20%时,膨胀系数增加幅度较小,随着硼硅玻璃量的增加,膨胀系数显著增大,其原因是随着硼硅酸玻璃添加量的增加,生成了具有低介电常数、高膨胀系数的-αSiO2。

CaO-B_2O_3-SiO_2系玻璃形成区及性能研究

采用XRD、SEM等手段,系统研究了CaO-B2O3-SiO2(CBS)系的玻璃形成范围,利用热分析结果计算了玻璃的析晶参数β。结果表明:纯CBS玻璃形成范围是x(B2O3)为10%～75%,x(SiO2)为0～45%,x(CaO)为25%～55%;整个玻璃形成区比较窄,并向B2O3方向伸展。添加x(Al2O3)为10%可以改善玻璃的失透,提高玻璃体的形成能力,使烧结后εr变化不大,由6.43变为6.31,tanδ显著增加,由0.0009增至0.0020。试样的主要晶相为CaB2O4、α-石英和CaSiO3。

含碱金属离子的CaO-B_2O_3-SiO_2系玻璃陶瓷性能研究

研究了碱金属氧化物对CaO-B2O3-SiO2(CBS)系玻璃陶瓷的软化析晶温度以及材料的烧结、介电等方面性能的影响。结果表明:对于添加双碱的CBS玻璃,随双碱金属离子半径增大软化温度呈升高趋势,而析晶峰值温度呈降低趋势。Na2O和K2O添加对于改善CBS系玻璃陶瓷烧结性能效果更好,试样内部晶粒分布均匀、结构致密。烧成试样主晶相均为CaSiO3,CaB2O4和石英。试样的介电常数和介电损耗随频率的增加而减小。随着测试温度的升高,试样的介电常数略有增加,而介电损耗呈降低趋势。

Sm^(3+)/Ce^(3+)/Tb^(3+)共掺CaO-B_2O_3-SiO_2发光玻璃的制备及发光性能研究

采用高温熔融法制备了Sm3+/Ce3+/Tb3+共掺杂的CaO-B2O3-SiO2发光玻璃材料,并用荧光分光光度计和CIE色度坐标对其发光性能进行了研究。发射光谱表明,在374nm激发下,Sm3+/Ce3+/Tb3+共掺杂CaO-B2O3-SiO2发光玻璃的发射光谱中同时观测到了红橙光、蓝光和绿光的发射带,这些发射带的混合实现了白光发射。此外,在Sm2O3和Tb4O7含量不变的情况下,随着CeO2含量的减小,Sm3+/Ce3+/Tb3+共掺杂发光玻璃的发光颜色在白光区逐渐由蓝光区附近过渡到黄光区附近。

低温共烧CaO-B_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃的分相与析晶

CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃基板具有低的介电常数和与金属电极低温共烧的特性。在CaO-B2O3-SiO2相图的低共融区域设计了3个系列9种玻璃配方,通过差热分析和X-射线衍射分析研究了玻璃组成和它们的分相析晶行为。研究表明:在该组成区,析出主要晶相为硅灰石、硼钙石和石英,而基板材料所要求的性能可以通过控制微晶玻璃晶相及其数量得以实现。

低温烧结CaO-B_2O_3-SiO_2玻璃陶瓷及其性能研究

低温烧结制备了添加晶核剂S(CaCO3,H3BO3,SiO2为原料)的CaO-B2O3-SiO2(CBS)玻璃陶瓷。研究了晶核剂S对所制CBS的主晶相及其性能的影响。结果表明:在CBS玻璃陶瓷中,包含β-CaSiO3、α-SiO2和CaB2O4三种晶相,晶核剂S能促进主晶相的形成,提高析晶度。S的添加量为质量分数8%时,所得到CBS性能最好:εr=6.11,tanδ=0.0009,弯曲强度σf≥220 Mpa。

CaO-B_2O_3-SiO_2系可析晶玻璃材料研究进展

半导体技术的持续进步使片间信号传递效率成为影响整机性能的瓶颈。多芯片组件等高密度封装作为解决方案,要求封装材料具有高频低损耗、低介电常数和良好的机械性能。CaO-B2O3-SiO2系可析晶玻璃材料能够满足这些要求,并引起了人们极大的关注与研究。综述了近年来针对CaO-B2O3-SiO2系可析晶玻璃材料的技术难点、制备工艺、掺杂剂和热分析方法等多方面研究进展,提出了该体系材料需要进一步解决的问题。

CaO-B_2O_3-SiO_2微晶玻璃LTCC基板的烧结性能研究

CaO-B_2O_3-SiO_2微晶玻璃基板具有介电常数低、能与金属电极低温共烧等特性。设计了3种玻璃配方,重点研究了其烧结性能和晶相组成。通过差热分析、X射线衍射晶相分析、SEM形貌分析、烧结收缩实验以及介电性能测定等,研究了玻璃组成、粉体颗粒度和烧结制度等对材料晶相组成和性能的影响。结果表明,主晶相为硅灰石,粉体颗粒度D_(50)在2μm左右,经850℃、10min烧结,可以获得致密度高、介电常数和介电损耗低的LTCC材料。

La_2O_3在MgO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2微晶玻璃中的作用

在ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－ＴｉＯ２玻璃中添加不同数量的氧化镧，采用差热分析、Ｘ射线衍射及电子显微镜等技术研究了氧化镧对玻璃析晶过程与力学性能的影响．氧化镧的加入使玻璃中析出α－堇青石相的温度降低；同时避免了高膨胀方石英相的析出．随着氧化镧加入量的增加，玻璃整体析晶能力下降，微晶玻璃中晶相含量减少，晶粒尺寸增大，微晶玻璃的弹性模量与硬度减小，断裂韧性增加，体现出大尺寸长柱状金红石晶粒的增韧作用．

P2O5对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶的影响

采用熔融法制备了不同P2O5含量的CaO-MgO-Al2O3-SiO2玻璃样品,研究了P2O5对该系微晶玻璃析晶的影响规律。结果表明:在所研究的CaO-MgO-Al2O3-SiO2玻璃中,P2O5的最大溶解量在10.0%质量分数左右,超过其饱和溶解度后将析出α-磷酸钙相。玻璃中添加4.0%质量分数P2O5时以表面析晶为主,析出晶体为钙长石和少量硅灰石。随着P2O5含量的提高,α-磷酸钙逐渐析出,同时钙长石和硅灰石的析出逐渐降低。进一步提高P2O5含量抑制了玻璃的表面析晶,促进了玻璃的分相和整体析晶。当P2O5的含量达到10%时,玻璃以整体析晶为主,在分相区内外区域析出晶体的形态非常相似,均呈现为细小粒状。

形核条件对Li_2O-Al_2O_3-SiO_2玻璃晶化和性能的影响

通过差热分析 (DTA)、X射线衍射分析 (XRD)和扫描电镜 (SEM)等方法 ,研究了形核条件对Li2 O Al2 O3 SiO2 (LAS)玻璃晶化和性能的影响。研究发现 ,当玻璃在最佳形核温度 74 5℃形核 2h和 6h后 ,Avrami常数n为 3 6和 3 5 ,晶体生长激活能为 2 76kJ mol和 2 80kJ mol。这表明在此形核温度下 ,改变晶化时间对玻璃的晶化影响较小。当晶化温度发生变化 ,晶化条件为 76 0℃ 2h时 ,Avrami常数降低到 2 8,晶体生长激活能增加到 312kJ mol。在 85 0℃晶化后 ,均获得了h 石英固溶体为主晶相的微晶玻璃。SEM观察发现晶粒均为等轴晶粒 ,表明析晶方式均为体积析晶。但随形核温度偏离最佳形核温度 ,从 74 5℃增加到 76 0℃ ,晶化后样品的晶粒尺寸加大 。

CaO-B_2O_3-SiO_2系LTCC流延生料带研制

研究了CaO-B2O3-SiO2系LTCC流延生料带的固含量对干燥收缩系数α以及生料带微观结构的影响。结果表明,生料带的α随着固含量的增加而增大,w(固含量)为40%,45%,50%和55%浆料的α分别为0.35,0.43,0.53和0.57。w(固含量)为50%的生料带上下表面颗粒分布最为均匀致密,烧成生料带的介电性能优良:εr≈6.5,tanδ<0.002(10GHz),适用于无源集成电路基片。

Ce^(3+)和Tb^(3+)掺杂的BaO-La_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃的发光性质

采用传统熔体冷却技术制备Ce3+和Tb3+掺杂的BaO-La2O3-B2O3-SiO2玻璃,并测试样品的吸收光谱和荧光光谱。实验结果表明:由于Ce3+在5d-4f轨道之间的电子跃迁,基础玻璃掺Ce3+后吸收截止边明显红移;掺Ce3+的BaO-La2O3-B2O3-SiO2玻璃的荧光发射光谱为峰值位于410nm附近的宽带,对应于Ce3+的5d-4f跃迁;由于SiO2比B2O3的光碱度大,玻璃的荧光发射波长,体现出随硼硅比的降低而略有红移;还原性气氛有利于提高玻璃中Ce3+的含量,从而增强发光强度;对Ce3+和Tb3+共掺玻璃,Ce3+和Tb3+在波长200～311nm间有激发带重叠,因存在竞争吸收,导致以此区间波长激发时Tb3+的发光有所减弱;Ce3+和Tb3+在311～444nm间也有激发带(或激发带与发射带)部分重叠,因Ce3+和Tb3+之间存在的辐射和无辐射能量传递导致Ce3+强烈敏化Tb3+的发光。

CaO-B_2O_3-SiO_2微晶玻璃体系烧结性能的正交研究

采用正交试验法(三因素三水平),研究烧结工艺(烧结温度、保温时间、升温速率)对自主设计的CaOB_2O_3-SiO_2微晶玻璃的介质损耗的影响,因素主次顺序为烧结温度、升温速率、保温时间。选取优化工艺(烧结温度900℃、升温速率8℃/min、保温时间10min)烧结,测定介质损耗为1.81×10^(-4),介电常数为5.6(1MHz);对样品进行XRD衍射分析,结果表明,晶相依次为CaSiO_3、CaB_2O_4和少量SiO_2;SEM形貌分析、EDS分析验证了CaSiO_3的存在;微观结构分析表明烧结温度的升高有利于晶粒长大、气孔减少、降低介质损耗。

MgO-Al_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃的红外光谱研究

本文利用红外吸收光谱(IR)研究了MgO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃中钛离子的配位状态变化。结果表明:玻璃网络中主要有SiO4、AlO4四面体结构单元。在较低温度时,玻璃中的钛离子主要以四配位状态存在,随着温度的升高,钛离子逐渐向六配位转变。在升温过程中,TiO2表现为镁铝钛酸盐(MAT)和金红石相,玻璃中Al3+多数占据四面体配位位置。

ZnO-B2O3-SiO2玻璃红外光谱的研究

通过红外光谱,对不同组成的ZnO-B2O3-SiO2体系玻璃的网络结构进行了研究,分析了ZnO-B2O3-SiO2玻璃体系的组成改变所引发的基团结构变化。结果发现:ZnO大于30%时,Zn进入B-O-Si网络形成Zn-O-B或Zn-O-Si键;ZnO含量大于40%时,形成[ZnO4]四面体;同时,ZnO含量的增加还会促使[BO3]向[BO4]的转变,以致形成高硼基团;SiO2/B2O3比增加同样会导致Zn-O-B或Zn-O-Si键以及[ZnO4]单元的数量增加,同时也会使得[BO3]向[BO4]的转变,并趋于形成高硼基团。

CaO-Al_2O_3-SiO_2系黑色装饰微晶玻璃的研究

为了研究制备黑色装饰微晶玻璃,使用Fe2O3、Ni2O3、Co2O3等着色剂,研究了其对微晶玻璃装饰板材的颜色、烧结和晶化性能的影响规律,确定合理的着色剂种类、含量以及热处理制度,并利用KRD与SEM等技术研究了黑色装饰微晶玻璃的结构.研究表明:以Fe2O3、Co2O3组合和Fe2O3、Co2O3、Ni2O3的组合都可制得黑色系列玻璃与花纹清晰的黑色微晶玻璃;100g玻璃配合料中,较合理的着色剂用量为:Fe2O3-5g,Co2O30.15-0.25g,Ni2O30.2-0.4g.

F^-离子对Li_2O-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃晶化的影响

采用差热分析(DTA),X射线衍射分析(XRD),扫描电镜(SEM等分析手段研究了F-离子对Li_2O-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃形核和晶化的影响.结果发现,引入F-离子使得玻璃的析晶峰值温度降低,玻璃的析晶活化能E降低,晶化指数n加大.引入F-离子后,一方面促进了玻璃析晶和晶化,Li_xAl_xSi_(1-x)O_2固溶体析出以及Li_xAl_xSi_(1-x)O_2固溶体向β-锂辉石固溶体转变加快,晶化后的晶粒尺寸加大,析晶活化能E,晶化指数n与扫描电镜(SEM)分析一致.表明F-离子促进了玻璃晶化和离子扩散.

MgO-Al_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃晶化行为研究

利用X射线衍射和扫描电镜研究MgO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃的晶化行为．结果表明，TiO2质量分数少于6％的玻璃，最先析出的是μ-堇青石，最终主晶相是α-堇青石，玻璃为表面析晶．TiO2质量分数为6％的玻璃，最先析出的是镁铝钛酸盐（MAT），最终主晶相是α-堇青石，玻璃为整体析晶．在950℃时开始检测到含锆相，在950～1100℃范围内表现为ZrO2／TiO2固溶体形式．X射线衍射没有检测到其他含锆相．晶核剂TiO2和ZrO2是通过分相而影响玻璃晶化的，但ZrO2促进分相的能力略低于TiO2．