全波段低损耗LTCC材料的基础问题研究

LTCC材料目前面临的主要基础问题是高性能（高频宽带、低介电损耗、小的三维收缩率）和低温烧结的矛盾。本项目将从LTCC材料的"原子团簇"理论出发，探索"电畴-磁畴"双耦合作用机理，设计优化宽带低损耗LTCC材料，发现改进其电磁性能、力学性能、集成性能的方法，获得宽带低损耗LTCC材料最佳配方；建立"海水熔岩法"理论模型，优化模拟其掺杂、纳米晶种植入、畴转钉扎等过程，实现宽带低损耗LTCC材料的低温共烧；建立LTCC材料的损耗模型，晶界电阻模型、电畴动力学模型，使材料频段拓宽到毫米波范围；发现多相复合与共掺杂新效应，形成玻璃-介电复合、磁性-介电复合材料体系，在多个频段实现多性能低损耗LTCC材料技术突破，设计射频与微波器件，结合生瓷料带工艺创新，成功研制出射频与微波滤波器、天线、环形器、开关、波导等，对设计理论和研制的LTCC材料进行验证，并实现初步应用。

高性能低温烧结陶瓷材料是LTCC技术得以获得广泛应用的核心基础。本项目在低温烧结陶瓷材料共性设计基础理论、高性能低温烧结陶瓷材料研制（包括LTCC旋磁材料；LTCC磁介材料以及低损耗LTCC微波介电陶瓷材料）以及LTCC集成器件设计及研制等三方面开展了系统深入的研究。首先从低温烧结陶瓷材料的“原子团簇”理论出发，探索了“电畴-磁畴”双耦合作用机理，设计并优化了宽带低损耗LTCC材料，发现了改进其电磁性能和集成性能的方法，获得宽带低损耗LTCC材料最佳配方；其次发现多相复合与共掺杂新效应，形成玻璃-介电复合、磁性-介电复合材料体系，在多个频段实现了多性能低损耗LTCC材料技术突破。最后，基于自主研发的多个体系高性能LTCC材料，设计并试制出了包括LTCC移相器、滤波器、天线等多款LTCC集成器件，充分验证了我们设计和研制LTCC材料应用的可行性和有效性，为促进我国高性能低温烧结陶瓷材料与集成器件的结合发展奠定了很好的理论和实践基础。