低温烧结微波介质陶瓷及多层片式带通滤波器研究

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1、浙江光学博士学啦话震撼要以离速传输数据并能传输图像为特征的第三代移动通信系统对通信设备提出了錾昀要謇，黧螃也将；l发颤一戎移动终端的革命。WCI)MA、CDMA2000和TD—SCDMA作为3G标准已获得国际电联《1{U)的认可，将兼容第二代移动通信并在其基础上投八i巍营。因此移动通信终端弘将要求满足多模式和多频段工作的需要。多模、多频段手瓿研裁取决于先进的无器侍，天线、滤波器警羲端射频元器件是赫不可少的梵键元器件。传统的前端射频元器彳串设计理念已不能满足3G元器件的要求，基于低温共烧(LTCC)技术为基础的多屡结构设

2、计为研制3G太线、滤波器等先进射频无器件提供了解决方案。低温共娆技术美键楚对能与银电极共烧的低温烧姥微波介质陶瓷的研制，世界各国正在宽相开发。目前，部分体系的低瀛烧结微波介质陶瓷己缎得到深入研究，并取得宠破性进展，但由于材料特桂、嚣佟设{}及制备工艺研究趣至阕脱节，霹制的树砖走都存在堆以配制稳定料浆、与银电极发生化学反应等问题，真正蕊有应用价值的低温烧结微波奔震酾瓷材料很少，加上多层结构微波设计和制造技术要求相出高，制约丁多层片式微波频率嚣传发展，雉娃满足现代移动通信技术发展的蓥拳。本文首次采用材料特性、黼件设计厦制备

3、工艺稻辅舍的三位一体a目研究横式，开发低温烧结微波介质陶瓷及其器件。(一)缝合车才料媾缝特性及奔电性钱，选择以ca【(L}，一抽zn)，Tl】棘。(麓称CLNT)、ZnO—Nb疵-Ti0。(篙称勰T)、ZnO-TiO：({毒称ZT)、Li：O-Nb蕊-TiOz(简称LST)陶瓷为基体材料，根据添加剂与基体材料的润激特性以及多层器件对料浆特性姆陶瓷一银毫投共烧要求，优化烧结助剂和工艺，割备出几种介皂性能优良韵萁祷应角徐德豹低温烧续微波奔鹱陶瓷。(i)复合添加ZnO，Biz03寿ZnO-B，0，-Si0。玻璃(简称ZBS玻

4、璃)粉制备低温烧结CLNT陶瓷，在920℃烧结，微波务电挂能：￡，=37．8，Q·f吨1000GItz，rj=12×1O“／℃。(2)从基础成分TIO。藏挂裁SnO：和烧结助帮方面协谲分瓤毪能，并采用CuO，V：0s悔禽降低ZNT陶瓷烧撼温度，获得烧结温度860X2、介电性能：￡，=42，3，Q-f一9000GHz，rf；gx1∥／℃的陶瓷。(3)独创雌溶胶一凝脘形式引入Zn0一＆O，-S／Ot制备低温烧燃zT陶瓷，获得娆黠温度900℃，务电挂巍：￡。=27。0s，Q‘f=20001)Gllz，7，m8×10。／℃的陶

5、瓷。(4)采用v：0，和ZBS玻璃协同降低Lt4T陶瓷烧结温度，并协调介电性能，制备出烧蛄温度900"C，分电性能：￡，-57，Q’f=4420GHz。7，z3xl￡。，℃的噙瓷。赛既了低温烧结微波#蹶陶瓷系列纯，躏瓷靖精能配裁成稳定的料浆，与银电极其有良好的界面结合状态，可满足不同频率段多屡微波频率器{}使用簧蒜。(二)缝合微波奔鹱愆瓷的憾滋烧结特性疑相组残，搦器出渡拍摄溢烧缝润瀑机制，为烧结助剂的选择提供俄瓣。研究表明：(1)选择与基体材料相溶的低潞点物质是实现低温烧站的有效逾橙。添加1．5wt％CuO—V。0s的

6、ZNT陶瓷可在860℃致密烧姥，降温效暴嚷显讫于熔点相对较高妫CuO、FeVOt氧化物；添加％乱的1．5wt％酌LNT陶瓷的致密化温度可降至900℃，而CLNT滴瓷采用CuO、也0s降温效果不明显。(2)液相添加荆与固体颗粒间发生界面反应可提供良好的润湿效果。添加V20。妁LNT陶瓷和添扣Bi±0；的CLNT醐瓷，发生墨1鼢反应分别生成LiVO；争TiO：一Bi：钒低落，最莽鼬化合物，氯化物产生的液相找及纂面纯各耪童成的液相竭重润湿固体颗粒，有效降低陶瓷的烧结温度。(3)单一助剂难以实现低温烧结或牺牲介电特性才能降温妁

7、条件下，多种方式复合添加是实现低温烧蛄的理想逡径。单独添加Bi：O，的CLNT璃瓷，促进烧黠宥隈，降温极限秘在i020℃以上；蠢掺Bi。0。的基础上，添加ZBS玻璃，烧结温度降至950"(2以下，并抑制了单独添加Bi：03引起CLNT陶瓷相分裂现象。添加2wt％V：O，和1wt％V{0÷+5wt％ZBS均能促使LNT淘瓷浇簿温度洚至900℃，罄草敬添如2wt％￥：O。翡LNT擒瓷7，较天，而复夸添加剂1wt％v：0，+5wt％ZBS降温的同时可协调rn解决了单一助剂无法兼顾低温烧结并保持良好奔电特性的技术难题。(登)揭

8、示毒添翱荆分布旗态对奔毫瞧楚静彩璃毒莛翱。CLNT，zNj、ZT、LNT低温烧站微波介质陶瓷研究表明：(1)添加ZBS玻璃的CLNT、ZT、LNT陶瓷，ZBS液相分带在晶粒和晶界处，降低￡，和Q·f梭，f，向正频率温度系数方向移动：(2)zn“和sn“分割取代CLNT、ZNT璃瓷孛c鑫”孝口T，形成霹溶舔，￡，下降，Q，f值各自在