LTCC低介高頻微波介質(zhì)材料.pdf

1、LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic)技術(shù)是目前實(shí)現(xiàn)各種微波介質(zhì)陶瓷元器件微型化、復(fù)合化、片式化、模塊化的最佳途徑.為滿足LTCC工藝和微波元器件高頻化的要求,微波介質(zhì)陶瓷正在朝高頻、低溫?zé)Y(jié)等方向發(fā)展.CaSiO<,3>體系陶瓷是一種良好的低介高頻微波介質(zhì)材料,但是其燒結(jié)溫度高,難以在1000℃以下與Ag、Cu等低熔點(diǎn)電極材料共燒.目前國(guó)內(nèi)外報(bào)道的對(duì)該體系低溫?zé)Y(jié)的研究均為微晶玻璃制造工藝,且制備

2、的材料介電損耗大.該文以CaSiO<,3>體系為研究對(duì)象,首先對(duì)CaSiO<,3>體系進(jìn)行改性,并首次采用Li<,2>O和Bi<,2>O<,3>作為燒結(jié)助劑,降低體系燒結(jié)溫度,在此基礎(chǔ)上,采用CaTiO<,3>調(diào)節(jié)陶瓷的頻率溫度系數(shù),制備出微波介電性能優(yōu)良的具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的CaSiO<,3>系LTCC低介高頻微波介質(zhì)陶瓷.(一)協(xié)調(diào)CaSiO<,3>微波介質(zhì)性能.該文以Mg<'2+>和Zn<'2+>置換Ca<'2+>,對(duì)CaSiO<,

3、3>基體材料進(jìn)行改性.研究表明:Mg<'2+>部分取代Ca<'2+>所得的陶瓷樣品比Zn<'2+>部分取代Ca<'2+>所得陶瓷樣品的Q·f值高1倍,其中組成為(Ca<,0.7>Mg<,0.3>)SiO<,3>的陶瓷,在1280℃燒結(jié),微波介電性能:￡r=7.20,Q·f=20978GHz(8GHz),是進(jìn)行低溫?zé)Y(jié)研究的最佳基體材料.(二)復(fù)合添加Li<,2>O、Bi<,2>O<,3>助劑協(xié)同降低(Ca<,0.7>Mg<,0.3>)S

4、iO<,3>燒結(jié)溫度,并協(xié)調(diào)介電性能.研究表明:添加Li<,2>O、Bi<,2>O<,3>助劑,促使(Ca<,0.7>Mg<,0.3>)SiO<,3>陶瓷在低溫下合成介電特性優(yōu)良的CaMgSi<,2>O<,6>、CaSiO<,3>相;添加1wt％Li<,2>O+6wt％Bi<,2>O<,3>,致密化溫度降至920℃,其介電性能:￡<,r>=7.61,Q·f>15000GHz(8GHz),頻率溫度系數(shù)偏大(τf=-41ppm/°C).(三

5、)優(yōu)化低溫?zé)Y(jié)微波介質(zhì)陶瓷介電性能.采用CaTiO<,3>調(diào)節(jié)低溫?zé)Y(jié)(Ca<,0.7>Mg<,0.3>)SiO<,3>陶瓷τ<,f>,結(jié)果表明:(Ca<,0.7>Mg<,0.3>)SiO<,3>陶瓷τ<,f>隨CaTiO<,3>添加量增加向正頻率溫度系數(shù)移動(dòng).當(dāng)添加量為14wt％時(shí),在900°C燒結(jié),微波介電性能:￡<,r>=9.42,Q·f>11000GHz(8GHz),τ<,f>=+3.5 ppm/°C.該文研究材料的技術(shù)指標(biāo)處于