低溫度系數(shù)鎢酸鹽LTCC材料及應用研究.pdf

1、近年來，移動通訊終端設備正在微型化、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）將會成為熱點研究課題。
　　鎢酸鹽陶瓷材料是近些年來低介微波陶瓷的一個熱門研究方向。以CaWO4為例，在1150℃下燒結的介電性能為εr≈10，Q×f≈75,000GHz，τf=-25ppm/℃。本文以CaWO4作為鎢酸鹽的主體系，通過引入具有正溫度系數(shù)的

2、Li2TiO3和Ba5Nb4O15來調節(jié)鎢酸鹽的溫度系數(shù)，通過引入低熔點的氧化物Li2WO4或者低熔點的玻璃BBSZ，LBSCA等來使材料的燒結溫度下降。首先研究(1-x)[0.9CaWO4-0.1Li2WO4]+xLi2TiO3三元 LTCC材料體系，當x=0.49時材料在950℃下燒結的Q×f值為23,600GHz，溫度系數(shù)為τf=+1.2ppm/℃。由于摻雜過多的Li2TiO3必然會導致鎢酸鹽陶瓷低溫燒結性能的急劇下滑。然后采用引

3、入玻璃相BBSZ,LBSCA的方法對鎢酸鹽的低燒性能進行實驗，分別在鎢酸鹽陶瓷體系中摻入微量的玻璃相，通過對比實驗分析得出結果。0.86CaWO4-0.14Li2TiO3+x％LBSCA（x=0.25~2）,當x=0.5時，陶瓷在900℃燒結3小時表現(xiàn)出微波性能最佳為：εr=12.43，Q×f=76,000GHz，τf=-2.9(ppm/℃)。當鎢酸鹽陶瓷材料采用玻璃BBSZ摻雜，運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

4、論，當摻雜量x=0.5時陶瓷材料在900℃燒結的Q×f值最高為59,000GHz。
　　通過引入具有正溫度系數(shù)的Ba5Nb4O15用來調節(jié)CaWO4的諧振頻率溫度系數(shù)。首先固定玻璃摻雜量，對(1-x)CaWO4-xBa5Nb4O15+0.5wt%LBBS體系進行物相分析發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了BaWO4的晶相，這說明兩種材料在高溫下無法共存在固溶體中。由于Ba5Nb4O15燒結溫度比較高，所以接下來進行摻雜玻璃的低溫燒結實驗。陶瓷材料0.79C

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