超低介陶瓷基LTCC微波材料实现机理及应用研究
结题报告
批准号:
61871069
项目类别:
面上项目
资助金额:
67.0 万元
负责人:
荆玉兰
依托单位:
学科分类:
F0122.物理电子学
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
赖元明、陈华文、王安鹏、左怀志、罗强、雷桐
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
随着LTCC微波电路及模块集成度和应用频率的不断提升,对信号传输延迟和质量提出了越来越高的要求。具有超低介(介电常数<5)和超低损耗的新一代LTCC微波材料逐渐成为该领域研究的热点。传统玻璃基的低介LTCC材料存在损耗较高且容易引起内电极渗析的问题,因此,本项目拟采用陶瓷基来实现超低介和超低损耗的新型LTCC材料。我们将首先从机理上探索降低陶瓷基LTCC材料介电常数和损耗的可行途径,揭示低极化离子替代、晶格畸变以及多相复合等与材料体系、介电常数和介电损耗的关联;其次,通过材料配方、工艺和掺杂方案的协同创新与改进,掌握调控材料烧结特性、晶相组成、微观结构以及宏观性能的有效方法,成功设计并试制出兼具超低介和超低损耗特性的新型LTCC微波基板材料;最终结合LTCC微波电路模块的实际应用来验证研制材料的综合效能,为促进该领域新材料与LTCC微波电路与模块的结合发展奠定坚实的理论和实践基础。
英文摘要
With the development of LTCC microwave modules and circuit systems to higher integration and frequency, there has a urgent need to realize new LTCC materials with ultra-low dielectric constant and high quality-factor to improve the quality of signal transmission and reduce the delay time. Therefore, it is very important to realize LTCC materials with ultra-low dielectric constant (dielectric constant< 5) and low loss. Traditional glass based low dielectric LTCC materials have high loss and are easy to cause internal electrode dialysis. Therefore, In this project, ceramic based materials will be used to achieve ultra-low dielectric loss and ultra-low loss of new LTCC materials. We will first explore the scheme of constructing the new LTCC materials, the relationship among low polarized ion substitution, lattice distortion, multiphase composition with dielectric constant and dielectric loss. Then we will master the methods to control the sintering characteristic, microstructure and phase composition of the materials based on the innovations and improvements of the process and doping programs. Finally, we will develop high performance LTCC materials with ultra-low dielectric constant and low loss characteristics. Combined with the verification of LTCC microwave circuit module or high-frequency device applications, we will lay a solid theoretical and practical basis to promote the development of new materials and LTCC integrated circuits and devices in China.
随着LTCC微波电路及模块集成度和应用频率的不断提升,对信号传输延迟和质量提出了越来越高的要求。具有超低介和超低损耗的新一代LTCC微波材料逐渐成为该领域研究的热点。本项目以此为切入点,针对陶瓷基的LTCC材料设计、研制及应用展开了深入的研究,主要研究内容及取得结果包括:1、以LiAlO2陶瓷为主晶相研发超低介LTCC材料,尝试了多种助熔剂方案来最有效的兼顾材料的低介电和低损耗特性,对材料微观结构和宏观性能的关联性开展了深入研究,最终获得介电常数4.4左右,Qf接近25000GHz的超低介LTCC材料;2、以Li2MgSiO4陶瓷为主晶相,尝试并研究了包括Zn、Cu、Co等多种离子单替代和共替代方案对材料体系微观和宏观性能的影响,并通过与CBS玻璃复合获得了介电常数在4.7~4.8,Qf接近20000GHz的超低介LTCC材料;3、对研制的超低介LTCC材料进行了渗银和电镀液浸蚀的工艺兼容性研究,发现LiAlO2陶瓷基LTCC材料虽然Qf值更高,但同时也更容易出现银浆成分扩散和电镀液浸蚀等工艺兼容性问题,对工艺条件要求更苛刻。而对于Li2(Mg,Co,Zn)SiO4+CBS的超低介LTCC材料,由于CBS玻璃充分包覆陶瓷颗粒,因此几乎不出现银浆成分扩散和电镀液浸蚀等问题,工艺兼容性比LiAlO2陶瓷更好;4、基于研制的LTCC材料开展了一款微波功分器的设计与试制,解决了该器件加工过程中遇到的各种工艺兼容性问题,包括流延浆料的优化配置、跟银电极收缩率的共烧匹配调整等等,最终制备出的原型器件外观良好,无任何工艺缺陷,器件性能检测完全达到了预定设计目标,为推动相应材料的应用奠定了很好的基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Crystal structure and microwave dielectric properties of Li2Mg0.6-xCoxZn0.4SiO4 ceramic for LTCC applications
用于 LTCC 应用的 Li2Mg0.6-xCoxZn0.4SiO4 陶瓷的晶体结构和微波介电性能
DOI:10.1016/j.ceramint.2020.02.081
发表时间:2020
期刊:Ceramics International
影响因子:5.2
作者:Zhong Maofeng;Su Hua;Jing Xiaolin;Li Yuanxun;Lu Qihai;Jing Yulan
通讯作者:Jing Yulan
DOI:--
发表时间:2022
期刊:Journal of the European Ceramic Society
影响因子:5.7
作者:Qin Zhang;Liangliang Xu;Xiaoli Tang;Huaiwu Zhang;Yingtang Zhou;Yulan Jing;Yuanxun Li;Yannan Liu;Hua Su
通讯作者:Hua Su
DOI:10.1007/s10854-019-02469-5
发表时间:2019-11
期刊:Journal of Materials Science: Materials in Electronics
影响因子:--
作者:Peng Wang;Yuanxun Li;Y. Jing;Zhiqiang Xu;Xiaoli Tang
通讯作者:Peng Wang;Yuanxun Li;Y. Jing;Zhiqiang Xu;Xiaoli Tang
DOI:10.1007/s00339-019-2712-8
发表时间:2019
期刊:Applied Physics A-Materials Science & Processing
影响因子:2.7
作者:Jing Xiaolin;Tang Xiaoli;Tang Weihuan;Jing Yulan;Li Yuanxun;Su Hua
通讯作者:Su Hua
DOI:10.1016/j.ceramint.2020.05.052
发表时间:2020-08
期刊:Ceramics International
影响因子:5.2
作者:F. Huang;Hua Su;Y. Jing;Yuanxun Li;Q. Lu;Xiaoli Tang
通讯作者:F. Huang;Hua Su;Y. Jing;Yuanxun Li;Q. Lu;Xiaoli Tang
特高频柔性复合磁介基板材料设计机理及性能调控研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    荆玉兰
  • 依托单位:
新型低介低损耗LTCC材料体系构建与研制
  • 批准号:
    51472042
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    86.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    荆玉兰
  • 依托单位:
NiZn铁氧体功率损耗特性与材料微结构的关联性机理研究
  • 批准号:
    61271038
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    86.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    荆玉兰
  • 依托单位:
超高磁导率LTCF材料低温促烧机理及微观结构控制研究
  • 批准号:
    51072029
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    38.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    荆玉兰
  • 依托单位:
MRAM存储芯片单元均匀性及界面结构控制机理研究
  • 批准号:
    60771047
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    29.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    荆玉兰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金