为满足有源相控阵雷达中发射/接收(T/R)组件的小型轻量化发展要求，提出了一种新型的垂直互联结构。从工艺优化的角度，结合低温共烧陶瓷(LTCC)可制作腔体的特性，用高频结构仿真器 HFSS设计了半嵌入式球栅阵列(BGA)垂直互联结构，分析了半嵌入结构对垂直互联传输性能的影响。结果表明半嵌入式 BGA垂直互联结构，在 X波段回波损耗高于 24 dB，插入损耗低于 0.15 dB; 在 Ku波段，依然能实现回波损耗高于 20 dB，插入损耗低于 0.6 dB。该半嵌入式结构在优化工艺的同时，在 X-Ku波段的较宽频段内可实现良好的微波传输性能。

传统方法制备微波介质陶瓷通常需要1 000 ℃以上高温, 不仅工艺周期长、能量消耗高, 而且难以实现多种材料体系的集成共烧。如今, 无线通讯技术的不断革新和蓬勃发展对微波器件小型化、集成化提出了更高要求, 低温共烧陶瓷/超低温共烧陶瓷技术被开发和广泛应用。研究烧结温度更低、烧结效率更高, 且微波介电性能优异的节能环保型绿色制备工艺, 已经成为全球范围内研究热点之一。液相烧结、热压烧结、微波烧结、放电等离子体烧结、闪烧等烧结工艺的提出促进了低温烧结微波介质陶瓷的发展。最近, 又出现了一种新的超低温烧结工艺-冷烧结技术。冷烧结具有极低的烧结温度(一般 ≤300 ℃)、可在短时间内实现陶瓷高致密化, 且在物相稳定性、复合共烧以及晶界控制等方面有着优势, 为超低温烧结工艺以及微波介质材料体系的开发提供了新的契机。

In this work, Li₂CO₃ was added into 0.7BiFeO3?0.3BaZr0.02Ti0.98O3?0.01molMnO₂ (70BFBTMn) piezoelectric ceramics to reduce their sintering temperatures. 70BFBTMn ceramics were sintered by a conventional solid reaction method, and their structural, dielectric, piezoelectric and ferroelectric properties were studied. These results indicate that 0.5% (mole) Li₂CO₃ is the optimized content and it can reduce the sintering temperature by 100°C, making the possibility of the piezoelectric ceramics cofiring with Ag electrodes at low temperatures to manufacture multilayer piezoelectric actuators.In this work, Li₂CO₃ was added into 0.7BiFeO3?0.3BaZr0.02Ti0.98O3?0.01molMnO₂ (70BFBTMn) piezoelectric ceramics to reduce their sintering temperatures. 70BFBTMn ceramics were sintered by a conventional solid reaction method, and their structural, dielectric, piezoelectric and ferroelectric properties were studied. These results indicate that 0.5% (mole) Li₂CO₃ is the optimized content and it can reduce the sintering temperature by 100°C, making the possibility of the piezoelectric ceramics cofiring with Ag electrodes at low temperatures to manufacture multilayer piezoelectric actuators.

基于低温共烧陶瓷(LTCC)电路基板和高硅铝合金封装载体互联的多通道T/R组件对互联界面质量要求高。为了优化大尺寸LTCC基板与高硅铝合金载体钎焊后的互联强度, 该文采用试验设计方法设计了大面积LTCC基板与CE11高硅铝合金载体, 并进行了焊接试验, 利用主效应法识别出影响焊接强度的关键工艺因素是183~140℃内降温速率及焊接峰值温度, 并采用回归分析法得到以上两类参数与界面焊接强度的关系模型。通过基于随机梯度下降的Adam算法得到最优的焊接工艺参数: 降温速率为0.967 ℃/s, 峰值温度为230 ℃。基于优化后的工艺参数可得验证样件界面焊接强度为23.6 MPa, 与优化后模型预测值的相对误差为2.1%, 这证明该文的研究对大尺寸基板与高硅铝合金载体钎焊后界面强度有显著的预测和提升作用。

烧结是低温共烧陶瓷(LTCC)基板工艺中关键工序之一, 对LTCC基板的各项性能指标具有重要的影响。本文以国产MG60生瓷带为研究对象, 研究了不同烧结升温速率对LTCC基板介电性能、翘曲度、膜层附着力、抗折强度等性能指标的影响, 分析了基板性能变化的原因。结果表明, 当升温速率为8 ℃/min时, 基板介电常数为5.788, 介电损耗为8.21×10-4, 基本无翘曲, 烧结致密, 附着力强, 抗折强度达到175 MPa。

针对多层陶瓷结构(MCS)介质缺陷的超声检测(UT)技术开展了研究. 首先，以多层瓷介电容器(MLCC)结构为例，通过薄层反射理论计算并证明了UT对空洞和分层等介质缺陷检测的适用性和有效性，即较低的频率对极薄的空隙也有很强的反射信号；同时，给出了C-Scan检测参数建议，包括等效焦距、表面波时间、门限和增益. 其次，对MCS进行了实际的UT检测验证，表明50 MHz是最佳的筛选频率. 最后，给出了A-Scan判别缺陷的理论依据和渡越时间定位缺陷纵深定位的方法，并通过制样检测进行了验证.

三维收发(T/R)组件具有小型化、重量轻和可扩充等特点，成为T/R 组件技术的重要发展方向之一。本文对一种基于低温共烧陶瓷(LTCC)的Ku 波段小型化三维T/R 组件进行了研究，通过分析优化组件的垂直微波互连技术、电路布局优化及无源等效模型，设计出具有优良电性能(输出功率≥24.5 dBm，接收增益大于≥25 dB，接收噪声系数≤3.5 dB)的小型化三维T/R 组件。该组件利用LTCC 高密度布线、球栅阵列(BGA)高密度连接优点，把组件设计成三层层叠结构，并且把部分芯片集成于“多功能芯片”，进一步缩小了尺寸，单个组件尺寸为9.5 mm×9.5 mm×3.8 mm，有效实现了T/R 组件的小型化。

针对现有雷达高频接收组件尺寸大、集成度不高的情况，采用低温共烧陶瓷(LTCC)多层基板、单片微波集成电路(MMIC)芯片和微组装技术，设计和实现了C 波段LTCC 高频前端模块。该模块采用二次混频方案，包含限幅器、放大器、滤波器、衰减器、混频器等；其中主要器件用MMIC 芯片实现，滤波器埋置在LTCC 多层基板中实现，极大减小了模块的尺寸，模块最终尺寸为64 mm×20 mm×1.1 mm，比现有的接收组件尺寸减小了50%。经测试，该LTCC 高频前端模块的增益大于40 dB，带内平坦度小于2 dB，噪声系数小于5 dB，镜像抑制度优于51 dB。可将高频前端模块应用于雷达高频接收组件中，从而减小组件尺寸。

为有效提升60 GHz贴片天线及阵列的辐射带宽，提出利用微机械手段加工天线的低温共烧陶瓷(LTCC)基板。通过微切削方法在特定生瓷层上制作贯通结构，充填可挥发牺牲材料，完成基板叠压、烧结，待牺牲层升华排净后最终构成三维微结构。设计、制备了悬臂梁、围框结构和微管道等工艺样品。对天线设计电性能进行全波分析，并测试了微流道散热特性。实验结果表明：提出的方法成功解决了不同轴系各方向收缩率不一致、空腔塌陷等工艺问题，制作出的悬臂梁与围框尺寸高宽比达4∶1，总长为12 mm，总层厚为1.4 mm；内嵌微流道横截面为200 μm×200 μm，长度达25 cm以上；内部光滑，基板表面贴装发热功率密度达2 W/cm2的功率器件时提供40 K以上的冷却能力；基板经过微机械加工后，天线的辐射带宽可从2.7 GHz增加到5.3 GHz，而增益的损失甚微。这些结果显示，用简单、低成本的微机械加工方法可在不显著增加制造成本的情况下有效扩增毫米波贴片天线的辐射带宽，为贴片天线阵中有源发射功率器件的设计和贴片天线的三维高密度集成提供了有效的技术支持。

介绍了一种基于低温共烧陶瓷工艺的新型高度集成毫米波无源接收前端, 该前端由阵列天线、馈电网络和带通滤波器构成.上述无源器件以天线集成封装方式经过一体化设计, 并应用于毫米波无线系统.首先, 设计了2×2线极化空气腔阵列天线, 通过采用新颖的内埋空气腔体结构, 使天线最大增益提高了2.9 dB.其次, 将具有双层谐振结构的三阶小型化发卡型带通滤波器和天线馈电网络进行一体化设计.该滤波器测试结果显示:插入损耗为1.9 dB, 3 dB相对带宽为8.1%(中心频率为34 GHz).最后将上述天线和滤波网络进行一体化设计, 实现了三维无线接收前端.在集成结构中, 通过采用金属柱栅栏抑制了寄生模式.测试结果显示天线最大增益可达14.3dB, 通过集成滤波馈电网络, 其阻抗带宽为2.8 GHz.该新型一体化集成前端系统具有良好的射频性能, 可作为全集成无源前端应用于Ka波段无线系统中.