中国建筑材料科学研究总院有限公司, 北京 100024
金导体浆料因具有较好的稳定性与可焊性而被广泛应用于低温共烧陶瓷(LTCC)中。金粉的表面形貌、粒径等性质会对金导体浆料产生较大影响。以氯金酸为原料、D-异抗坏血酸为还原剂、阿拉伯树胶为分散剂, 采用不同试验条件制备了纯度较高的三种类球形金粉, 且三种金粉的表面形貌、粒径与比表面积均不同。金粉生长过程属于种子介导的生长方法, 控制Cl-浓度与反应液pH值最终可获得不同形貌与粒径的金粉。研究表明, 三种金粉的比表面积分别为0.740、0.418、0.447 m2·g-1。金粉比表面积显著影响金浆的黏度, 以三种金粉为功能相, 在相同配比下制备LTCC用金导体浆料, 其黏度分别为326、209及214 Pa·s。试验结果表明, 以NaOH溶液溶解氯金酸并调整氯金酸溶液pH值为2, 30%(质量分数)二乙二醇乙醚溶液作还原剂溶剂时制得的金粉为功能相来制备金导体浆料, 烧结后膜层致密度最高、方阻较低以及金丝键合强度最高, 其方阻与金丝键合强度分别为1.11 mΩ/□与866 g, 三种金导体浆料均具有较好的可焊性。
低温共烧陶瓷 金粉形貌 比表面积 金导体浆料 膜层致密度 金丝键合强度 low temperature co-fired ceramics gold powder morphology specific surface area gold conductor paste membrane layer density gold wire bond strength
中国电子科技集团公司 第二十九研究所, 四川 成都 610036
为了研究不同封装条件对低温共烧陶瓷(LTCC)基板封装焊接后残余热应力的影响, 该文针对不同温变载荷下LTCC基板的热应力变形进行了仿真计算和实验测试, 结果显示仿真计算与实验测试结果具有较好的一致性, 验证了数值仿真用于LTCC基板封装焊接后残余热应力仿真的可行性。在此基础上对零膨胀合金底板和硅铝合金封装条件下3种典型工作温度对应的LTCC基板的热应力进行了仿真计算。结果表明, 封装焊接后LTCC基板两侧边缘应力集中, 中间残余应力小, 呈翘曲状态, 采用硅铝合金封装焊接的热应力小于零膨胀合金封装。
低温共烧陶瓷(LTCC) 残余热应力 热变形仿真 封装 low temperature co-fired ceramics (LTCC) residual thermal stress thermal deformation simulation package
安徽建筑大学材料与化学工程学院，合肥 2030601
随着当下5G和6G技术的高速发展，开发出具有适中的介电常数，较高的品质因数，接近0的谐振频率温度系数的陶瓷已是当下研究的重点。通过固相法制备Ca0.95-xCu0.05(Na0.5Bi0.5)xMoO4微波介质陶瓷，研究烧结温度和组分变化对陶瓷微波介电性能的影响。当烧结温度为640 ℃、x为0.5时综合微波介电性能较好，此时陶瓷的εr=15.8，Qf=21 361 GHz，τf= ?偉d3.8×10?偉d6/℃。通过X射线衍射仪、Raman光谱仪、扫描电子显微镜研究了微波介电性能变化的机理。Ca0.45Cu0.05(Na0.5Bi0.5)0.5MoO4陶瓷与Al电极共烧结果显示有较好的相容性，表明Ca0.95?偉dxCu0.05(Na0.5Bi0.5)xMoO4陶瓷具有作为低温共烧微波介质陶瓷材料的应用潜力。
微波介质陶瓷 烧结温度 微波介电性能 低温共烧陶瓷 microwave dielectric ceramics sinter temperature microwave dielectric properties low-temperature co-fired ceramics
1 西安交通大学电信学部电子科学与工程学院, 西安 710049
2 成都宏科电子科技有限公司, 成都 610101
3 河北半导体研究所, 石家庄 050051
4 西安交通大学材料科学与工程学院, 西安 710049
5 西安交通大学电气工程学院, 西安 710049
在新一代高速无线通信技术推动下, 低温共烧陶瓷技术(LTCC)正处于重大变革时期。采用低介电常数(K)、低损耗、谐振频率温度稳定型LTCC作为高频基板材料, 可以满足无线技术高速率、低延时、高可靠的需求, 是当前热点研究之一。因此商用基板材料的现状和一些候选材料的研究工作被主要评述, 重点对玻璃/陶瓷体系、氧化物助烧体系、氟化物助烧体系、本征低温烧结体系等低K值LTCC材料的组成、结构特征、介电性能、热膨胀系数等具体指标及相应优缺点进行了讨论。同时介绍了一些热门体系的改性工作及其毫米波适用性, 最后对未来低K值LTCC材料的发展进行展望。
微波/毫米波 高频基板 低介电常数 低温共烧陶瓷技术 介电性能 microwave/millimeter wave ceramic substrate low-permittivity low temperature co-fired ceramics dielectric properties
1 中国计量大学 信息工程学院, 浙江 杭州 310018
2 浙江春晖磁电科技有限公司, 浙江 绍兴 312300
3 浙江省嘉兴佳利电子有限公司, 浙江 嘉兴 314011
基于宽边耦合带状线结构, 该文设计了一种基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术的高隔离低插损3 dB 90°电桥。该电桥使用螺旋耦合线有效地减小了器件尺寸, 同时以对称式结构建模更便于后期的优化调整。在宽边螺旋耦合带状线垂直方向引入一个伸入式可调隔离电容, 极大地提高了该电桥的隔离度, 使其可达27 dB, 且插入损耗≤0.2 dB, 较之传统的定向耦合器结构, 其在提升性能的同时大幅减小了器件尺寸。对耦合线直角拐弯处的电场强度进行分析与优化, 采用45°斜切的方式使拐角处的电场强度与直线处大致相等。对上接地金属板进行环形镂空处理, 这将改善带内的幅度平衡度。该文设计的3 dB 90°电桥通带为0.96~1.53 GHz, 插入损耗≤0.2 dB, 幅度平衡度≤±0.7 dB, 相位平衡度为90°±1°, 隔离度≥27 dB, 其具有良好的应用市场。
低温共烧陶瓷 3 dB 90°电桥 螺旋耦合线 隔离电容 幅度平衡度 low temperature co-fired ceramics(LTCC) 3 dB 90°bridge spiral coupling line isolation capacitor amplitude balance
1 1.上海师范大学 化学与材料科学学院, 上海 200234
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 201899
LTCC材料在电镀和化学镀工艺中对酸/碱镀液的耐蚀性是低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics, LTCC)材料在实际应用中需要关注的重要特性。本工作研究了HCl、H2SO4和NaOH溶液(0.01~2.00 mol/L)和浸泡时间(10~300 min)对Ca-B-Si体系LTCC材料腐蚀行为的影响规律。结果表明，LTCC材料在不同的酸溶液中浸泡相同时间, 样品的腐蚀失重量会随着酸溶液浓度增大呈现出先增大后减小的趋势, 而在碱溶液中并未观察到明显的腐蚀现象。当盐酸溶液浓度为1.00 mol/L时, LTCC材料的失重最大为54.96%。当硫酸溶液浓度为0.10 mol/L时, LTCC材料的失重最大为8.80%LTCC材料中的CaB2O4和CaSiO3晶相会与酸溶液发生溶解反应进而造成腐蚀, 并且随着酸溶液浓度增大, 反应后样品表面富Si蚀变层的形成速度更快, 进而使LTCC材料在较高浓度酸溶液中的浸泡失重量减小。LTCC材料在1 mol/L 盐酸溶液和0.1 mol/L硫酸溶液中溶解反应的表观活化能分别为20.38、5.43 kJ/mol, 故盐酸溶液对LTCC材料的腐蚀速率大于硫酸溶液。结合化学腐蚀反应动力学和热力学分析, 揭示了LTCC材料在酸溶液中以离子交换和水解反应占主导的腐蚀机理。
低温共烧陶瓷 硼硅酸盐玻璃 浸泡 腐蚀机理 low temperature co-fired ceramics borosilicate glass soak corrosion mechanism
中国计量大学 信息工程学院, 浙江 杭州 310018
该文设计了一种基于低温共烧陶瓷(LTCC）技术的小型化超宽带巴伦(Balun)滤波器。该巴伦滤波器由一个五阶带通滤波器和基于Marchand巴伦改进型巴伦级联组成, 带通滤波器采用耦合谐振式的设计方法, 设计成宽带高抑制巴伦滤波器, 在二阶、三阶和四阶谐振之间创新采用电感级联的拓扑结构, 使相对带宽在48%以上。巴伦输入与输出之间的耦合采用一种并联堆叠式耦合螺旋传输线, 增强了传输线之间的耦合, 并拓宽了巴伦的带宽。结果表明, 该巴伦滤波器通带为1.71~2.76 GHz, 插损均小于2.3 dB; 在50~669 MHz, 抑制大于35 dB; 在669~1 245 MHz, 抑制大于17 dB; 在3 205~3 400 MHz, 抑制大于27 dB; 在3 400~6 000 MHz, 抑制均大于30 dB。两个输出端口信号的相位差和幅度差分别为180°±15°(1 710~2 340 MHz)、180°±10°(2 500~2 760 MHz)和±1.0 dB, 具有较高的通用性和良好的应用市场。
低温共烧陶瓷 超宽带 带通滤波器 Marchand巴伦 小型化 low temperature co-fired ceramics(LTCC) ultra-wideband(UWB) bandpass filter Marchand Balun miniaturization
中国建筑材料科学研究总院有限公司, 北京 100024
低温共烧陶瓷(LTCC)的玻璃材料对基板性能有重要影响。本文介绍了LTCC用玻璃材料的体系分类与性能特点, 梳理了组分、工艺等对材料性能的影响规律, 对现有较成熟体系进行了重点分析。CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃体系基板含大量晶相, 介电性能优异, 但烧结析晶行为敏感, 组分和工艺波动对性能影响较大。PbO-B2O3-SiO2玻璃/陶瓷复合体系结构致密, 玻璃不易析晶, 性能稳定, 力学性能优异, 但大量含铅玻璃相限制了其在高频领域的应用。La2O3-B2O3玻璃/陶瓷复合体系使用结晶型玻璃与陶瓷填料复合, 结合了二者优点, 兼顾了性能与稳定。LTCC材料的烧结机理与性能调节规律仍需深入研究, 以支撑拓展已有体系, 开发新体系。
低温共烧陶瓷 微晶玻璃 复合材料 烧结 low-temperature co-fired ceramics glass-ceramic composite sintering
中国计量大学 信息工程学院,浙江 杭州 310018
该文设计了基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术的双波段高抑制、低损耗的双工器。该双工器由低通滤波器和带通滤波器组成, 且在低、高频段的阻带抑制方面运用了传输零点理论, 在实现双工器低损耗的同时, 也实现了在多波段的高抑制, 提升了双工器的性能。该双工器在低频段(0.68~0.95 GHz)及高频段(1.43~2.40 GHz)时插损均小于1.2 dB, 但在1.43~2.40 GHz时双工器抑制大于20 dB, 0.68~0.95 GHz时双工器抑制大于15 dB。在4.9~5.9 GHz时双工器抑制大于13 dB, 具有良好的市场应用前景。
低温共烧陶瓷 高抑制 传输零点 双工器 low temperature co-fired ceramics(LTCC) high suppression transmission zero duplexer
成都信息工程学院 光电技术学院, 成都 610225
基于叠层片式化结构对工作于S波段的低温共烧陶瓷(LTCC)铁氧体环行器进行设计和分析，模拟研究了器件制备中面临的关键问题对器件频率特性的影响。研究结果表明，采用微波铁氧体层与陶瓷介质层构成混合结构，匹配电路以三维方式进行布线和互联，器件可以获得优良的带内特性。在器件的三维电路布线中，当连接两节阻抗线的导体圆柱端口气隙高度达到20 μm时，器件的传输特性和隔离特性急剧恶化。此外，研究还发现微波铁氧体层与陶瓷介质层出现分层时，形成的气隙高度不应大于20 μm，否则将导致器件的传输特性和隔离特性显著降低。因此，在进行LTCC铁氧体环行器的制备时，导体圆柱与陶瓷介质层以及微波铁氧体层与陶瓷介质层的异质材料匹配共烧是保障器件优良性能的关键。
微波无源器件 铁氧体环行器 低温共烧陶瓷 匹配共烧 microwave passive device ferrite circulator low temperature co-fired ceramics matching co-firing 强激光与粒子束
2014, 26(11): 113009
