文智弘,孙成礼,张树人,周 星

(电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川 成都 611731)

介质陶瓷在通信系统中对谐振器、振荡器、介质谐振器、天线等微波器件具有非常重要的商业意义[1-5]。为了将微波元器件应用于移动通信系统、车辆通信系统和卫星通信系统,微波元器件不断地往轻量化、高集成化和高频化发展,而在一般民用通信系统中,低成本也是很重要的发展方向。当微波介质陶瓷应用在毫米波段上时,高品质因数、低介电常数和近零的谐振频率温度系数显得尤其重要。众所周知,高品质因数的介电陶瓷可以降低微波的介电损耗,低介电常数的介电陶瓷可以拓宽波谱,缩短延迟时间,而近零的τf值可以满足不同的工作温度条件。低介电常数的Al2O3(εr≈10)陶瓷具有良好的微波介电性能,它的品质因数(Q׃)高达330000 GHz[6-7]。但是Al2O3的τf值为-60×10-6/℃,不能满足实际应用中对τf值近零的要求。Ohishi 等[8]报道了在Al2O3中添加摩尔分数10%的TiO2(εr=100,Q׃≈5000 GHz,τf=+450×10-6/℃)可以将τf值调至近零,但是此方法需要较高的烧结温度,当烧结温度大于1300 ℃时,Al2O3和TiO2反应产生Al2TiO5相(τf=+79× 10-6/℃),Al2TiO5相对陶瓷性能影响很大,需要退火工艺来分解烧结过程中产生的Al2TiO5,工艺较为复杂。所以需要一种烧结温度较低并且工艺简单的方法来得到τf值近零的陶瓷材料。采用低熔点玻璃、氧化物等作为添加剂,可以显著降低陶瓷的烧结温度[9-11],而对于Al2O3陶瓷,玻璃添加剂对陶瓷品质因数的影响很大,所以一般采用氧化物添加剂来降低Al2O3陶瓷的烧结温度,同时可……