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近年来,为了适应无线通讯设备的发展及满足高性能微波器件的要求,低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)技术应运而生,成为实现微波器件微型化、高集成化、多功能化、轻量化、低成本和高性能的关键技术。LTCC材料具有低介电常数(εr<10)、高品质因数(Q×f≥5000 GHz)、近零谐振频率温度系数(τf)和低烧温度(≤950°C)的特性。近几年,在LTCC基础上开发了超低温共烧陶瓷(Ultra-low Temperature Co-firing Ceramic,ULTCC)材料。ULTCC与传统的LTCC相比更加节能环保,生产周期短,并能够与半导体、金属甚至塑料集成。因此,研究开发新型的超低介电常数(εr)、高品质因数(Q×f)和近零谐振频率系数(τf)的ULTCC介质材料具有非常重要的科学意义、战略意义和应用价值。本文采用固相烧结法制备了三类低温共烧微波介电陶瓷材料。通过DSC、FT-IR、XRD、SEM、EDS及网络矢量分析仪等对材料的烧结特性、晶体结构、显微组织和微波介电性能进行了测试,得到如下结果:1.Cu O-Zn O-B2O3(CZB)陶瓷体系:结果表明,添加Li2O可以降低陶瓷烧结温度。陶瓷的主晶相为Zn(BO3)2和Cu B2O4,析出的Li2Cu O2和Li2B4O7两种晶相和Cu O/Zn O摩尔比变化直接相关。随着Cu O/Zn O摩尔比的变化,Q×f由8800GHz增加到38093GHz,τ?从-7.57ppm/℃变化至-1.24ppm/℃。当Cu O/Zn O摩尔比为1,烧结温度为785℃时,获得最佳微波介电性能:?r=2.86,Qxf=38093 GHz(16 GHz),τ?=-2.17ppm/℃,并实现了与金属Cu电极的共烧,满足了LTCC材料的使用要求。2.Cu O-Zn O-B2O3-Li2O(CZBL)玻璃陶瓷体系:结果表明,随着烧结温度升高,从基体玻璃依次析出Zn B4O7,Cu B4O7和Li2Cu B4O8晶相,不过,烧结温度进一步升高,晶相的含量有所降低。当烧结温度为620℃时,CZBL有最佳微波介电性能:εr=3.33,Q×f=17724 GHz,τf≈0 ppm/℃,实现了与金属Ag和Al电极的共烧,满足了ULTCC材料的使用要求。3.CZBL玻璃/陶瓷(Al2O3、Mg Al2O4和Si O2)复合材料体系:XRD结果表明,CZBL玻璃与Al2O3陶瓷发生反应生成Cu2Al6B4O17。随着Al2O3质量增加,Q×f的变化范围为7860~38557GHz。经640℃烧结,复合10wt%Al2O3的玻璃/陶瓷材料具有最佳微波介电性能:εr=3.79,Q×f=38557GHz,τf≈0 ppm/℃。研究发现,CZBL玻璃未与Mg Al2O4陶瓷发生反应。当复合10wt%Mg Al2O4在烧结温度为660℃时,获得良好的微波介电性能εr=4.18,Q×f=24029GHz和τf≈-5.22 ppm/℃。对于CZBL玻璃/Si O2陶瓷复合材料而言,在烧结过程中,Si O2会进入CZBL玻璃,起到网络形成体的作用,并对复合材料的微波介电性能有影响。当复合20wt%Si O2烧结温度为720℃时,CZBL玻璃/Si O2陶瓷复合材料具有最佳微波介电性能:εr=3.3,Q×f=11642GHz和τf≈-9.7ppm/℃。以上性能结果表明,CZBL玻璃/陶瓷(Al2O3、Mg Al2O4和Si O2)复合材料有望应用于低温共烧陶瓷领域。