Керамика на основе эвтектики системы BaO-B2O3-SiO2 и Al2O3 для применения в технологии низкотемпературной сообжигаемой керамики

Abstract

В статье приводятся данные по получению и исследованию свойств композиционного материала для технологии низкотемпературной совместно обжигаемой керамики (LTCC). Керамика получена на основе стекла эвтектического состава псевдобинарной системы BaB2O4 – BaSiO3 и наполнителя Al2O3. Установлено, что в диапазоне концентраций Al2O3 от 40 до 70 масс. % при спекании помимо Al2O3 в композитах синтезируется вторичная фаза гексацельзиана (BaAl2Si2O8). Увеличение соотношения стекло/Al2O3 в композитах приводит к росту температурного коэффициента линейного расширения и величины диэлектрической постоянной. Композиционная керамика с исходным соотношением стекло/Al2O3 равным 60/40 и спеченная при 920 оС имеет величину εr равную 9,13 и tg δ <10-4 измеренного при частоте 1МГц. Прочность на изгиб такой керамики составляет 72,5 МПа, прочность на сжатие - 165,6 МПа, ТКЛР = 66,5 ·10-7·K-1 и композит химически совместим с серебром. Все это указывает на то, что он является перспективным материалом для применения в подложках для низкотемпературной совместно обжигаемой керамики (LTCC). Հոդվածում բերված են տվյալներ ցածրջերմաստիճանային համատեղ թրծվող (LTCC) կերամիկայի ստացման և հատկությունների վերաբերյալ: Կերամիկական նյութերը ստացվել են BaB2O4 – BaSiO3 կեղծ բինար համակարգի էվտեկտիկ բաղադրության ապակու և Al2O3 լցանյութի հիման վրա։ Հաստատված է, որ Al2O3-ի 40-ից 70 % (զանգվածային) միջակայքում թրծման ընթացքում, Al2O3-ից բացի, կոմպոզիտում, որպես երկրորդական ֆազ, սինթեզվում է հեքսացելզիան (BaAl2Si2O8)։ Ապակի/Al2O3 հարաբերության մեծացումը հանգեցնում է գծային ընդարձակման գործակցի և դիէլեկտրիկ հաստատունի աճի։ 60/40 ապակի/ Al2O3 բաղադրությամբ կոմպոզիտային կերամիկան (թրծված 920 оС) ունի εr հավասար 9,13 և tg δ<10-4 չափված 1ՄՀց հաճախականության տակ։ Այսպիսի կերամիկայի ճկման ամրությունը կազմում է 72,5 ՄՊա (սեղմման ամրությունը` 165,6 ՄՊա), իսկ գծային ընդարձակման գործակիցը հավասար է 66,5 ·10-7·K-1-ի և կոմպոզիտը քիմիապես համատեղելի է արծաթի հետ: Այս տվյալները վկայում են, որ տվյալ կոմպոզիտը կարելի է կիրառել ցածրջերմաստիճանային համատեղ թրծման կերամիկական տակդիրների ստացման համար։ The data on the preparation and study of the properties of a composite material for the technology of low-temperature co-fired ceramics (LTCC) are presented in this article. Ceramics based on glass of eutectic composition of pseudobinary system BaB2O4 – BaSiO3 and Al2O3 filler is obtained. It is found that in the Al2O3 concentration range from 40 to 70 wt.% during sintering in addition to Al2O3 the secondary phase of hexacelzian (BaAl2Si2O8) is synthesized in composites. The glass /Al2O3 ratio increasing in composites leads to the increase of the coefficient of thermal expansion (CTE) and the value of the dielectric constant. The composite ceramics with an initial glass /Al2O3 ratio 60/40 and sintered at 920 oC has εr value equaled to 9.13 and tg δ <10-4 measured at a frequency of 1 MHz. The bending strength of such ceramics is 72.5 MPa (compressive strength is 165.6 MPa) and CTE = 66.5 ·10-7·K -1. The composite is chemically compatible with silver, which indicates that it can be successfully used in low-temperature co-fired ceramic (LTCC) substrates.