• Ana Sayfa

LTCC Ve Radom Uygulamaları Için Seramik-Cam Kompozitlerin Geliştirilmesi, Mekanik, Dielektrik Ve Termal Özelliklerin İncelenmesi

Creative Commons License

Bilaç O. (Yürütücü)

TÜBİTAK Projesi, 1002 - Hızlı Destek Programı, 2021 - 2022

  • Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
  • Destek Programı: 1002 - Hızlı Destek Programı
  • Başlama Tarihi: Haziran 2021
  • Bitiş Tarihi: Haziran 2022

Proje Özeti

Düşük sıcaklıkta beraber sinterlenen seramikler (LTCC) ve radom uygulamalarında kullanılmak üzere, ağırlıkça %10 (M-10), %20 (M-20), %30 (M-30), %50 (M-50), %55 (M-55) ve %60 (M-60) oranlarında ticari SiO2- Al2O3-CaO bazlı bir cam eklenerek, müllit/cam kompozitler incelenmiştir. Kompozitlerin yoğunlaşma davranışları ve faz oluşumları, dielektrik, mekanik ve ısıl özellikleri belirlenmiştir. Kompozitlerin optimum sinterleme sıcaklıkları saptanmıştır. Bütün kompozitlerde ana kristal faz müllit olmakla birlikte 825°C’den sonra anortit kristalleşmesi görülmüştür. Elastik modül değeri M-10’da 189 GPa’dan M-60’da 98 GPa’a düşmüştür. Eğilme mukavemeti M-10’da 180 MPa ile M-60’da 89 MPa arasında değişmiştir. Sertlik değeri de artan cam miktarıyla düşmüştür; M-10’da 1140 HV ve M-60’da 642 HV’dir. Kompozitlerin (M-10 ve M-60) 5 MHz’deki dielektrik sabitleri 7.29 ve 6.71 ve dielektrik kayıpları 0.0003 ve 0.0006’dir. Isıl iletkenlik değeri artan cam miktarıyla düşmüştür; M-10’da 4.45 W/m.K ve M-60’da 1.55 W/m.K’dir. Isıl genleşme katsayısı M-10’un 4.61 ppm/°C ve M-60’ın 4.61 ppm/°C olmuştur. LTCC uygulaması için düşük sinterleme sıcaklığı ve dielektrik sabiti ile birlikte orta derecede mekanik ve ısıl özelliklerinden dolayı M-55 kompozitin uygun olduğu değerlendirilmiştir. Daha sonra M55 kompozitine ağırlıkça %1 hBN (M55-1), %2.5 hBN (M55-2.5), %5 hBN (M55-5) ve %10 hBN (M55-10) oranlarında hBN eklenerek, müllit/cam/hBN kompozitleri incelenmiştir. Tüm M55/hBN kompozitleri 950°C’nin altında başarılı bir şekilde sinterlenmiştir. XRD sonuçları, hBN'nin ne diğer fazlar ile kimyasal olarak reaksiyona girdiğini ne de sıcaklıkla bozunmadığı kanıtlamıştır; bu durum, termal iletkenliği arttırmak ve aynı zamanda dielektrik sabitini azaltmak için kritik bir parametredir. Bu nedenle, hem müllit hem de nano-hBN, LTCC uygulamaları için gerekli olan dielektrik ve termal özellikleri güçlü bir şekilde geliştirmiştir. Ağırlıkça %10 hBN ilaveli yoğun müllit/cam (ağırlıkça %55 cam ) baz kompozit başarıyla tasarlanmış ve LTCC ürünler ile karşılaştırılabilir dielektrik ve termal özelliklere sahip olduğu bulunmuştur (yani, 900°C'de sinterleme sonrası 2.3 g/cm3, 5 MHz'de dielektrik sabiti (kayıp) = 5.13 (0.003), 25°C'de termal iletkenlik = 1.91 W/m.K ve temel kompozit için termal genleşme katsayısı = 4.75 ppm/°C). Ayrıca M55-10 kompozisyonu şerit döküm yöntemiyle başarılı bir şekilde üretilmiş ve gümüş elektrot ile birlikte pişirilmiştir. Radom uygulamaları için düşük yoğunluk, yüksek sinterleme sıcaklığı, düşük elastik modül ve ısıl genleşme katsayısından dolayı M-10, M-20 ve M-30 kompozitlerinin uygun olduğu değerlendirilmiştir.