高品質(zhì)低介微波介質(zhì)材料的制備及其應用.pdf

1、低溫共燒陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics LTCC)技術已成為實現(xiàn)各類電子元器件制造、集成及其封裝的主流技術，低介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷由于其介電常數(shù)低、品質(zhì)因數(shù)高、溫度系數(shù)近似為零等優(yōu)點被廣泛應用于LTCC基板材料中，成為微波介質(zhì)陶瓷研究的熱點。
　　本論文中選取CaO-SiO2-B2O3作為研究體系，采用多步固相法制備低介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料，分別研究了Ca/Si比和B2O3的改變對材料晶

2、相組成、微觀形貌和介電性能的影響。在最佳Ca/Si比和適當B2O3含量的基礎上，添加適量陶瓷助溶劑BBAS粉，以降低陶瓷粉體的燒結溫度，最終獲得可用于制備LTCC基板材料的陶瓷粉料。采用X-射線衍射（XRD）法、掃描電子顯微鏡（SEM）、阿基米德原理和Zeta電位分析對陶瓷粉料的物相、表面形貌、密度和Zeta電位進行表征。精選CBS陶瓷粉體后通過不斷調(diào)配漿料配比和工藝參數(shù)，采用流延工藝制備出可應用的LTCC生瓷帶，在此基礎上制備LC諧振

3、天線，并對其諧振頻率進行測試。
　　研究結果表明，當CaO:SiO2:B2O3=21:13:16（質(zhì)量比），煅燒溫度為900℃時，所得樣品C中除了有主晶相β-CaSiO3和Ca2B2O4外，含有少量α-SiO2相。由該粉體制備的陶瓷樣品中，晶粒以板條狀為主，晶粒間氣孔較少，結構比較致密，具有較大的密度。此時該樣品具有最佳的介電性能，其介電常數(shù)為6.3、品質(zhì)因數(shù)為2.4×104 GHz(f=11.7 GHz)、溫度系數(shù)為-67ppm

4、/℃，熱導率為3.6W/m·K。
　　在樣品C的配方基礎上，添加適量陶瓷助溶劑BBAS粉，以降低該組分的燒結溫度。研究發(fā)現(xiàn)，添加陶瓷助溶劑BBAS粉后，晶體的結構沒有明顯改變，晶粒的形貌仍以板條狀的為主，一些小的粒狀晶粒分散在其中。當燒結溫度降低至920℃時，所得陶瓷樣品C6的晶粒粒徑介于1.0-2.0μm之間，并且陶瓷顆粒在水溶液中顯負電性，顆粒之間的穩(wěn)定性較差。該樣品具有較好的介電性能，其介電常數(shù)為6.3，品質(zhì)因數(shù)為1.1×1

5、04GHz(f=12.7GHz)，溫度系數(shù)為-84ppm/℃。
　　以所得陶瓷粉料C6為填充物，有機物（乙酸乙酯和酒精的混合物）作為溶劑，通過調(diào)節(jié)粘結劑PVB和增塑劑的含量，制備不同配比的流延漿料。采用流延法制備LTCC生瓷帶，再經(jīng)絲網(wǎng)印刷、打孔、疊層、溫水等靜壓、排膠、共燒等LTCC工藝后，通過CAD繪圖，制備可用于測試應變的LC諧振天線，并采用接觸法和非接觸法測試其共振頻率。結果表明，所制備的天線的共振頻率約為f=155MHz