《基於60GHz高傳輸率天線模組的超低介電常數LTCC材料》是依託華中科技大學，由雷文擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於60GHz高傳輸率天線模組的超低介電常數LTCC材料
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：雷文
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
60GHz技術是第四代無線通信的核心技術，毫米級天線與其它無源器件集成的天線模組起著至關重要的作用，這對LTCC基板材料的介電性能提出了很高的要求- - 超低介電常數(ε<6)和低介電損耗(低於1.0E-3量級)等，目前與之相關的研究還處於探索階段。因此，本項目擬對BaAl2Si2O8材料進行改性研究，首先製備出性能優越的無玻璃LTCC材料(ε>6)；然後利用常規固相法結合熔鹽法製備出微氣孔/陶瓷芯殼結構的材料(ε＜6)，通過研究物相成分、顯微組織、微氣孔結構與材料介電性能之間的關係，建立微氣孔/陶瓷結構模型，明確微氣孔/陶瓷材料的燒結緻密化過程、極化和損耗機理；再深入研究微氣孔、片狀或晶須狀空心晶粒對陶瓷彎曲強度的強化機制並確定微氣孔的臨界尺寸；最後研究界面離子的分布狀態和共格關係，並通過調控微氣孔含量等工藝措施實現良好的匹配關係。從而為高性能超低介電常數LTCC材料的設計提供必要的基礎。
結題摘要
利用常規固相法製備出了具有微氣孔結構的超低介電常數BaAl2Si2O8 (BAS)和SrAl2Si2O8 (SAS)基微波介質陶瓷材料，重點研究了BAS陶瓷的相變過程和微氣孔結構的形成機理及其對抗彎強度和微波介電性能的影響規律。在此基礎上，通過摻雜改性，研究了低溫燒結的緻密化過程和LTCC材料的介電性能頻率特性以及與銀電極的燒結匹配特性。研究結果表明，酒精和去離子水分散劑對氧化物原料表現出截然不同的分散性能。酒精會導致分散不均勻，使預燒粉末中殘留少量碳酸鹽，在燒結過程中逐漸分解而形成微氣孔結構，使BAS陶瓷展現出罕見的負收縮率特性，同時介電常數降低至5以下，相成分始終為低緻密度的六方相。而去離子水能促進原料均勻分散和燒結過程的充分反應，從而有助於獲得緻密度約95%的陶瓷材料，其介電常數大於6，在緻密度增加過程中，出現了低緻密度六方相向高緻密度單斜相的轉變。相變過程中，會出現內應力增大、甚至產生微裂紋，從而導致抗彎強度大幅降低。Li2CO3和Li2O-B2O3-SiO2 (LBS)燒結助劑能將BAS的燒結溫度降低到950℃以下，在液相狀態下促進了高緻密度單斜相的生成，從而獲得了具有良好抗彎強度(113MPa)和熱膨脹性能(5.43ppm/℃，25～300℃)、且與Ag電極具有良好匹配特性的超低介電常數LTCC材料(εr＜6和tanδ＜10-3)，這對發展60GHz高傳輸率天線模組具有重要意義。
