CLNT系LTCC微波介质材料研究

论文摘要

现代移动通信技术的高速发展,对移动通信终端用射频元器件的小型化提出了越来越高的要求。以低温共烧陶瓷（Low Temperature Cofired Ceramic,简称LTCC）技术为基础的多层结构设计可有效减小器件体积,是实现元器件向小型化、集成化、高可靠性和低成本方向发展的关键途径。为满足LTCC工艺要求,探索低温烧结的高性能微波介质陶瓷已成为当今研究热点。Ca[（Li1/3Nb2/3）,Ti]O3-δ（CLNT）系微波介质陶瓷材料具有较低的烧结温度和良好的微波介电介电性能。但其仍无法与Ag、Cu等低熔点电极材料共烧。本研究以CLNT为基体材料,采用ZnO-B2O3（ZB）玻璃作为该材料体系的烧结助剂,并利用高能球磨工艺制粉,研究了CLNT材料的低温烧结特点。CLNT系微波介质陶瓷具有复合钙钛矿结构,为进一步探讨微波介电性能的影响机制,并改善其微波介电性能,本文还研究了B位Ti4+、Zr4+取代对于低温烧结CLNT陶瓷的影响。进行了CLNT陶瓷低温烧结特点研究。以Ca[（Li1/3Nb2/3）0.9Ti0.1]O3?δ为基体材料,添加常见低熔点氧化物B2O3和Bi2O3为烧结助剂,添加量分别为3wt.%和5wt.%时,980℃/4h烧结,微波介电性能分别为:Qf =13018 GHz、εr =53.73、τf = -8.9 ppm/℃;Qf = 9971 GHz、εr = 33.73、τf = -17.073 ppm/℃。以3wt.%ZB玻璃作为烧结助剂,并引入高能球磨工艺,Ca[（Li1/3Nb2/3）0.84Ti0.16]O3?δ在910℃/4h烧结,获得:Qf =13026 GHz,εr =32.25,τf = -36 ppm/℃。研究了B位Ti4+、Zr4+取代对低温烧结CLNT陶瓷微波性能的影响。结果表明,随B位Ti4+取代量增加,B位有序化程度降低,Qf值减小;容忍因子增大,τf向正频率温度系数移动;εr增大;当Ti4+取代量为0.21时,CLNT+ZB陶瓷微波介电性能为:940℃/4h烧结:Qf =8658 GHz、εr =31.14、τf =+0.5 ppm/℃;960℃/4h烧结:Qf =16061 GHz、εr =32.76、τf =-5 ppm/℃。Ti4+、Zr4+复合取代时,随Zr4+取代量增加,Qf值呈现非线性变化;容忍因子减小,τf向负频率温度系数移动。此外,从微结构角度初步探讨了CLNT系陶瓷微波介电特性的影响机制。本文研究材料的综合技术指标满足LTCC技术对于微波介质陶瓷的要求,为制备多层片式滤波器等微波频率器件打下了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 低温共烧陶瓷（LTCC）技术概述
• 1.3 LTCC 微波介质陶瓷
• 1.4 研究内容
• 2 实验过程与分析测试
• 2.1 实验过程
• 2.2 参数表征
• 2.3 分析测试
• 3 CLNT 陶瓷低温烧结特性研究
• 2O₃、Bi₂O₃ 对CLNT 陶瓷低温烧结特性的影响'>3.1 B₂O₃、Bi₂O₃ 对CLNT 陶瓷低温烧结特性的影响
• 2O₃ 玻璃对CLNT 陶瓷低温烧结特性的影响'>3.2 ZnO-B₂O₃ 玻璃对CLNT 陶瓷低温烧结特性的影响
• 3.3 高能球磨工艺对CLNT 陶瓷低温烧结特性的影响
• 3.4 本章小结
• 4 Ti、Zr 取代对低温烧结CLNT 陶瓷的影响研究
• 4+取代量对CLNT 陶瓷的影响研究'>4.1 Ti⁴⁺取代量对CLNT 陶瓷的影响研究
• 4+取代量对CLNT 陶瓷的影响研究'>4.2 Zr⁴⁺取代量对CLNT 陶瓷的影响研究
• 4.3 水基凝胶流延成型制备LTCC 生瓷膜片
• 4.4 本章小结
• 5 全文总结
• 致谢
• 参考文献