微波介质陶瓷介电性能影响因素分析


来源:5G微波介质陶瓷

[导读]  微波介质陶瓷产品性能的好坏主要由其介电性能决定,介电性能的好坏则由陶瓷材料的配方主导。但是当配方一定时呢?

中国粉体网讯  当材料配方一定时,微波介质陶瓷的介电性能主要由其结构中的杂质、气孔、晶粒、晶格缺陷决定。


1、杂质


杂质常以两种形态存在于陶瓷材料中,一种存在于晶粒内部,一种则在晶界中析出存在。

进入陶瓷晶粒内部的杂质通常可分为等价原子掺杂与异价原子掺杂两种。

等价原子掺杂时,被掺入的原子如果为少量小质量原子,陶瓷的本征损耗降低,其性能反而可以得到部分优化;如果被掺入的为其它类型原子,其本征损耗往往存在增加现象,陶瓷整体介电性能变差。

异价原子掺杂时,往往会使陶瓷体系产生多余电荷,破坏其内部平衡,从而增加其电导损耗,本征损耗变大,介电性能恶化。


2、气孔


气孔的存在在陶瓷中往往不可避免,通常残留气孔越多、大小越大,其介电性能越差。

在陶瓷微观形貌观察中,主要观察的就是气孔的大小、多少,产品烧结越致密,其气孔形状越规则,晶粒形态越饱满,其介电性能越好。

通常可将气孔看做相对介电常数为1的相,气孔越多,微波介质陶瓷材料体系的相对介电常数也被拉低的越多。

气孔的大量存在也增加了陶瓷的本征损耗,进而使得材料的品质因数降低。

同时由于气孔具有较低的热稳定性,在温度变化时,掺杂的气孔会使材料的线性膨胀系数增大,降低了陶瓷材料的热稳定性,增大了其谐振频率温度系数。


3、晶粒


晶粒的大小、形貌、均匀度均能影响微波介质陶瓷材料的介电性能。

晶粒生长越充分、大小越均匀、形貌越饱满、镶嵌越紧密、致密性越好,其形成的微波介质陶瓷材料性能越好。


4、晶格缺陷


陶瓷中的晶格缺陷可大体分为点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷四类。

其中点缺陷对材料性能的影响最多。其通常是由离子掺杂引起,与晶粒内部杂质对陶瓷材料影响机制类似,但其所带来的影响结果通常是不好的。


当分析微波介质陶瓷材料介电性能的影响因素时,可以着重从第二点气孔入手,气孔的多少通常由其余三项所决定,直接影响着其相对介电常数、品质因数、谐振频率温度系数,并可直观的从体积密度去推导,当其体积密度达到最大时,往往是是烧结温度最优、晶粒生长最好、气孔率最低时,此时也往往是微波介质陶瓷材料介电性能最好之时。


(中国粉体网编辑整理/山川)

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