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随着移动通信技术的急速发展,微波通信器件和基板材料性能日益提高,LTCC技术以高效率、高信号传输质量而受到日益广泛的研究。其中,硅基低介微波介电陶瓷因具有低介电常数、高品质因数和可实现的低温烧结(低于961℃)而成为研究热点。本文中,以低介Li2MgSiO4陶瓷为基底材料,以离子替代、添加助烧剂等方法进行多方面改性研究。通过XRD精修、测算衍射峰半高宽、绘制立体晶胞图等手段,深入全面地从晶体结构层面分析了离子取代的改性机理。首先,以LBSCA作助烧剂,使用Zn2+逐量取代Li2MgSiO4中的Mg2+,烧结温度由1250℃降至900℃,陶瓷中形成了稳定的Li2(Mg,Zn)SiO4固溶体。900℃烧结时,陶瓷Li2Mg0.6Zn0.4SiO4+3wt%LBSCA具有最佳介电性能:εr=5.89,Q×f=44,787 GHz,τf=-71.65 ppm/℃。而后,在Li2Mg0.6Zn0.4SiO4中用Co2+继续取代Mg2+,相近的离子半径和晶体结构使得Li2MgSiO4、Li2ZnSiO4和Li2CoSiO4三种化合物形成了稳定的固溶体Li2(Mg,Zn,Co)SiO4,适量的Co2+降低了烧结温度并进一步提升了陶瓷品质因数。Li2(Mg0.55Co0.05)Zn0.4SiO4+3wt%LBBS 介电性能最佳:εr=5.843,Q×f=47517.9 GHZ,τf=-74.8 ppm/℃。接着,使用铜离子取代的方法,通过改变Mg06八面体的畸变度而改良Li2(Mg0.6-yCuy)Zn0.4SiO4的温度系数,使τf正向增加。925℃烧结,y=0.1 6时温度稳定性最好:τf=-45 ppm/℃,Q×f=27,099 GHz,εr=6.311;y=0.04 时 Q×f 最高,达58,742 GHz,τf=-59 ppm/℃,εr=5.928。而后,进行补充正交实验提高科学性和严密性,Li2Mg0.56Cu0.04Zn0.4SiO4+1wt%LBSCA 介电性能相对最佳:QX f=59530 GHz,τf=-56.3 ppm/℃。最后,基于所研制的εr=5.8的LTCC材料,设计了截止频率为3.25 GHz的3 dB低通滤波器,回波损耗小于-25 dB,通带最大插入损耗-0.6 dB,达到了相关性能指标要求,实现了小型化,验证了新材料的可用性。