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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 24/2017

06.09.2017

The influence of BBZ glass on phase evolution, sintering behavior and dielectric properties of BaTi4O9 ceramics

verfasst von: Haishen Ren, Tianyi Xie, Mingzhao Dang, Xiaogang Yao, Shaohu Jiang, Xiangyu Zhao, Huixing Lin, Lan Luo

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 24/2017

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Abstract

A low temperature co-fired ceramic (LTCC) material has been fabricated by mixing BaTi4O9 ceramic powder with a BaO–B2O3–ZnO (BBZ) glass and sintering the mixture at 925 °C/2 h. The influence of the BBZ glass on sintering behavior, phase evolution, microstructure and microwave dielectric properties of the BaTi4O9-based LTCC material has been investigated. The results show that the BBZ glass can significantly lower the sintering temperature of the BaTi4O9 ceramics from 1350 °C to below 950 °C. The XRD patterns exhibit that remarkable chemical reactions happen between BaTi4O9 and the BBZ glass during sintering, forming two new phases BaTi(BO3)2 and Ba4Ti13O30 in the material. As BBZ glass is increased from 5 to 30 wt%, BaTi(BO3)2 phase gradually dominates the material and BaTi4O9 decreases and almost disappears at the end. At the same time, the dielectric constant decreases from 33 to 25, the temperature coefficient of resonant frequency decreases from +25.44 to −3.19 ppm/°C, and the quality factor firstly increases and then decreases with the peak value of 29500 GHz. The changes of the dielectric properties with the BBZ glass content are correlated with the phase evolution of the material during sintering. Typically, the BaTi4O9-based ceramics with 25 wt% BBZ glass sintered at 925 °C for 2 h displays excellent comprehensive properties with a maximum density of 4.33 g/cm3, the dielectric constant of 27.08, quality factor of 29,500 GHz and temperature coefficient of resonant frequency of +3.5 ppm/°C. In addition, the good chemical compatibility of this material with Ag electrode makes it a potential candidate for LTCC technology.

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Metadaten
Titel
The influence of BBZ glass on phase evolution, sintering behavior and dielectric properties of BaTi4O9 ceramics
verfasst von
Haishen Ren
Tianyi Xie
Mingzhao Dang
Xiaogang Yao
Shaohu Jiang
Xiangyu Zhao
Huixing Lin
Lan Luo
Publikationsdatum
06.09.2017
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 24/2017
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-017-7863-9

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