1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

随着现代信息技术的飞速发展，对电子产品的小型化、便携化、多功能、高可靠和低成本等方面提出了越来越高的要求^[1]。近年来，移动通讯、卫星通信、军用雷达、全球卫星定位系统（GPS）、蓝牙技术、无线局域网等现代通信技术得到了快速发展。这些通信装置中使用的微波电路一般由谐振器、滤波器、振荡器、衰减器、介质天线、微波集成电路基片等元件组成，微波介质陶瓷（MWDC）是其制备的关键基础材料。用微波介质陶瓷制作的元器件具有体积小、质量轻、性能稳定、价格便宜等优点。目前，微波介质陶瓷得到了广泛而深入的研究，其市场也迅速扩大，在现代通信工具的小型化、集成化、高可靠性等方面发挥着越来越重要的作用。

低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC）是1982年由休斯公司开发的新型材料技术^[2]。它是一种优秀的多学科交叉的整合组件技术，涉及电路设计、材料科学、微波技术等广泛领域^[3]。它采用厚膜材料，根据预先设计的结构，将电极材料、基板、电子器件等一次烧成，是一种用于实现高集成、高性能的电子封装技术^[4]。低温共烧陶瓷技术（LTCC），就是将低温烧结陶瓷粉末经过流延制成厚度精确而且致密的生瓷带，作为电路基质材料，在生瓷带上打孔、微孔填充、浆料印刷、叠片及层压等工艺制出所需要的电路图形，并将多个无源元件埋入其中，然后叠压在一起，在900℃下烧结，制成三维电路网络的无源集成组件，也可以制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块^[5]。

LTCC技术可对每一层电路单独设计，常用的管脚阵列、球阵列和镶嵌式扁平集成电路都很容易应用LTCC技术实现^[6]。

LTCC与其他集成技术相比，具有不少特点：使用电导率高的银、铜等作为导体，有利于提高电路系统的品质因数；可以制作线宽小于50μm的细线结构电路；可以是每一层电路单独设计而不需要很高成本；可适应大电流及耐高温特性要求，并具备比普通PCB电路基板更优良的热传导性^[7]；既可以实现各种无源元件的集成，又可以表面贴装IC元件，提高集成密度和功能化程度，减小模块体积；LTCC材料的介电常数可在很大的范围内变化，从而增加了电路设计的灵活性^[8]。

图1综合比较了厚膜技术、LTCC和HTCC技术的优劣^[9]，图中明显可以看出，LTCC技术集中了厚膜技术和高温共烧陶瓷技术（High Temperature Co-fired Ceramic,HTCC）的优点，舍弃了二者的明显的缺点，比二者具有更广阔的应用前景。目前，LTCC普遍应用于多层芯片线路模块化设计中，它除了在成本和集成封装方面的优势外，在布线线宽和线间距、低阻抗金属化、设计的多样性及优良的高频性能等方面都显示出优秀的潜能。

LTCC工艺流程主要有混料、流延、打孔、填孔、丝网印刷、叠片、等静压、排胶、烧结等工序^[10]。

第一步：混料、流延。将有机物（主要由聚合物粘结剂和溶解于溶液的增塑剂组成）和无机物（由陶瓷和玻璃组成）成分按一定比例混合，用球磨的方法进行碾磨和均匀化，然后浇注在一个移动的载带上（通常为聚酯膜），通过一个干燥区，去除所有的溶剂，通过控制刮刀间隙，流延成所需要的厚度。此工艺的一般厚度容差是#177;6％。其他流延技术可以实现更小的容差。

第二步：打孔，即在生瓷片上按设计的图形打孔，生瓷片上打孔是LTCC多层基板制造中极为关键的工艺技术，孔径大小、位置精度都直接影响着布线密度和基板质量。在生瓷片上打孔就是要求在生瓷片上形成（φ0.1～φ0.5）mm的通孔，或生成方孔和异型孔。打孔分无框和带框两种工艺方式，我框是指在打孔过程中只是吸附生瓷片打孔，而带框是指在打孔时，生瓷片固定在料框上，机械手吸附料框后打孔。

第三步：填孔。利用传统的厚膜丝网印刷或模板挤压把特殊配方的高固体颗粒含量的导体浆料填充到通孔。

第四步：印刷。通过精密丝网印刷使每层生瓷片形成电路图形，包括导带、电阻、电容、电感等无源器件。

第五步：叠片，即把印刷好的金属化图形和形成互连通孔的生瓷片，按预先设计的层数和次序叠到一起，在一定的温度和压力下，使它们紧密粘结，形成一个完整的多层基板坯体。

第六步：排胶、烧结。200-500℃之间的区域被称为有机排胶区。然后在5-15min将叠层共烧至峰值温度（通常为850℃）。

最近，本质上具有低烧结温度的混合陶瓷系已经被用来研究LTCC的应用，例如富二氧化碲混合物，富氧化二锂混合物，富氧化铋混合物，富氧化硼混合物，富三氧化钼混合物和富五氧化二钒混合物^[11]。其中，许多富五氧化二钒低温陶瓷显示出良好的微波介电性能并且其中一些与先进的基板材料相配^[12-15]。

在氧化钙-氧化钴-五氧化二钒三元体系中，钒酸钙钴的相结构（JCPDS#052- 1884）是第一个被Polyakov报道的^[16]。然而，据我们所知，该合成物的微波介电性能至今还没有被报道。在现在的研究中，钒酸钴钙的微波介电性能，相结构和微观结构仍在研究。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题研究的是掺杂物质对钒酸钙钴系陶瓷的性能影响。重点分析了不同价态的钴的不同化合物对陶瓷性能的影响。

到目前为止，已经熟悉了实验的前几项基本流程，如配方设计，称料，混合，预烧，研磨，加添加剂，造粒，压片，烧成等过程，用阿基米德法测定样品的体积密度与吸水率；用LCR数字电桥、阻抗仪、Agilent网络分析仪测试介电性能；用X-衍射仪(ARLX#8217;TRA)进行相分析；用扫描电子显微镜(JSM-5900)观察试样表相情况与晶体生长情况。

同时分析烧结温度、升温速率保温时间对复相材料性能的影响，并找出对其性能影响的规律。制定出合理的实验计划和实验步骤，在规定的时间里达到预期的目的。