低溫度系數(shù)鎢酸鹽LTCC材料及應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái)，移動(dòng)通訊終端設(shè)備正在微型化、可集成化、高可靠性等諸多方面得到迅猛的發(fā)展。這將對(duì)微波介電陶瓷材料提出了更大的挑戰(zhàn)，因此研發(fā)出具備低損耗，低溫度系數(shù)的低溫共燒陶瓷（LTCC）將會(huì)成為熱點(diǎn)研究課題。
　　鎢酸鹽陶瓷材料是近些年來(lái)低介微波陶瓷的一個(gè)熱門(mén)研究方向。以CaWO4為例，在1150℃下燒結(jié)的介電性能為εr≈10，Q×f≈75,000GHz，τf=-25ppm/℃。本文以CaWO4作為鎢酸鹽的主體系，通過(guò)引入具有正溫度系數(shù)的

2、Li2TiO3和Ba5Nb4O15來(lái)調(diào)節(jié)鎢酸鹽的溫度系數(shù)，通過(guò)引入低熔點(diǎn)的氧化物L(fēng)i2WO4或者低熔點(diǎn)的玻璃BBSZ，LBSCA等來(lái)使材料的燒結(jié)溫度下降。首先研究(1-x)[0.9CaWO4-0.1Li2WO4]+xLi2TiO3三元 LTCC材料體系，當(dāng)x=0.49時(shí)材料在950℃下燒結(jié)的Q×f值為23,600GHz，溫度系數(shù)為τf=+1.2ppm/℃。由于摻雜過(guò)多的Li2TiO3必然會(huì)導(dǎo)致鎢酸鹽陶瓷低溫?zé)Y(jié)性能的急劇下滑。然后采用引

3、入玻璃相BBSZ,LBSCA的方法對(duì)鎢酸鹽的低燒性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別在鎢酸鹽陶瓷體系中摻入微量的玻璃相，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析得出結(jié)果。0.86CaWO4-0.14Li2TiO3+x％LBSCA（x=0.25~2）,當(dāng)x=0.5時(shí)，陶瓷在900℃燒結(jié)3小時(shí)表現(xiàn)出微波性能最佳為：εr=12.43，Q×f=76,000GHz，τf=-2.9(ppm/℃)。當(dāng)鎢酸鹽陶瓷材料采用玻璃BBSZ摻雜，運(yùn)用同樣的分析手段研究其微觀形貌以及微波介電性能。得出結(jié)

4、論，當(dāng)摻雜量x=0.5時(shí)陶瓷材料在900℃燒結(jié)的Q×f值最高為59,000GHz。
　　通過(guò)引入具有正溫度系數(shù)的Ba5Nb4O15用來(lái)調(diào)節(jié)CaWO4的諧振頻率溫度系數(shù)。首先固定玻璃摻雜量，對(duì)(1-x)CaWO4-xBa5Nb4O15+0.5wt%LBBS體系進(jìn)行物相分析發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了BaWO4的晶相，這說(shuō)明兩種材料在高溫下無(wú)法共存在固溶體中。由于Ba5Nb4O15燒結(jié)溫度比較高，所以接下來(lái)進(jìn)行摻雜玻璃的低溫?zé)Y(jié)實(shí)驗(yàn)。陶瓷材料0.79C

5、aWO4-0.21Ba5Nb4O15+xwt%LBBS(x=0.5～2)進(jìn)行介電性能分析，當(dāng)摻雜量為x=1時(shí)在950℃下燒結(jié)，陶瓷材料的Q×f值達(dá)到峰值為18,300GHz。
　　基于自己研發(fā)的鎢酸鹽陶瓷材料0.86CaWO4-0.14Li2TiO3+0.5wt%LBSCA，設(shè)計(jì)仿真了一款小型化微帶雙頻天線。在HFSS中分別進(jìn)行了結(jié)構(gòu)仿真和電磁仿真，其仿真性能結(jié)果為：中心頻率f0=2.8GHz;5.4GHz，帶寬BW>10MHz，