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作为电子信息系统的基础材料,微波介质陶瓷被广泛应用于物联网、5G通信、雷达探测、汽车电子等领域。伴随着信息量的增长和数据速率的增大,电子设备集成化、高频化、轻薄化的需求日益迫切,适应高集成需求的低温共烧陶瓷（LTCC）技术近年来备受关注。本文以低损耗Li2Mg3BO6（B=Ti,Sn,Zr）体系为研究对象,采用离子取代、非化学计量比等对其微波介电性能进行优化,并基于精修结果及化学键理论分析了结构-微波介电性能之间的关系;再者,通过助烧剂添加、复相陶瓷等对其烧结温度和τf值进行调控。成功开发出满足LTCC技术要求的微波陶瓷材料,并在此基础上设计制作滤波器,验证材料的可行性。具体如下:1.研究(Al1/2Nb1/2)4+取代对Li2Mg3TiO6陶瓷结构、微观形貌及微波介电性能的影响。因与Ti4+离子半径相似,(Al1/2Nb1/2)4+取代形成Li2Mg3Ti1-x(Al1/2Nb1/2)xO6固溶体。随着取代量增加,致密度逐步增大,离子极化率逐步降低,两者相反的趋势导致介电常数呈非线性变化。Q×f值的增加与晶格能和原子填充率的提升有关。同时(Al1/2Nb1/2)4+取代使键能增加,导致τf值逐步向正值方向移动。Li2Mg3Ti0.92(Al1/2Nb1/2)0.08O6样品在1250 ℃具有最佳微波介电性能:εr=15.26,Q×f=174300 GHz及τf=-25.14 ppm/°C。随后,为实现Li2Mg3TiO6低温烧结,以LiF为助烧剂,结果表明:适量的LiF添加可改善陶瓷烧结特性,增强样品致密度,但过量的LiF会引入第二相,导致介电性能恶化。Li2Mg3TiO6-4 wt.%LiF在900 ℃时具有致密微结构和良好微波介电性能:εr=15.57,Q×f=124200 GHz及τf=-30.32ppm/°C。再者,为实现近零τf值调控,分别采用两种方法制备复相陶瓷:（1）根据Li2Mg3SrxTi1+xO6配方,采用一次合成法制备Li2Mg3TiO6-x SrTiO3复相陶瓷,随SrTiO3相成分增加,τf值从-30.32 ppm/℃迅速增加至+13.16 ppm/℃,Li2Mg3TiO6-0.09SrTiO3-4 wt.%LiF样品在900oC时获得近零τf值:εr=17.47,Q×f=80200 GHz及τf=+1.85 ppm/°C。（2）采用Sr F2+LiF复合添加对Li2Mg3TiO6陶瓷相成分及微波介电性能进行调控,结果表明各样品中主相为Li2Mg3TiO6和SrTiO3,随着Sr F2+LiF添加量的增加,τf值由-30.32 ppm/℃单调增加至+7.41 ppm/℃,在x=5 wt.%时,Li2Mg3TiO6-x Sr F2+LiF样品在900oC条件下介电性能为:εr=17.36,Q×f=74900 GHz及τf=-3.68 ppm/°C。2.杂质相Mg2SnO4和多孔结构使Li2Mg3SnO6陶瓷介电性能恶化,为降低外在损耗,研究非化学计量比对Li2Mg3SnO6相成分、微结构及微波介电性能的影响。结果表明非化学计量比可生成富锂气氛,消除样品中的杂质相,降低陶瓷气孔率,进而改善Li2Mg3-2xSn1-xO6陶瓷微波介电性能。当样品中无杂质相时,εr和Q×f值的降低与相对密度、离子极化率及原子填充率的减小有关。因杂质相Mg2SnO4的τf值为较大负值,随其相含量的减少,Li2Mg3-2xSn1-xO6陶瓷τf值向正值方向移动。Li2Mg2.92Sn0.96O6样品在1350 ℃时获得最佳介电性能:εr=11.23,Q×f=142000 GHz及τf=-27.64 ppm/°C。随后,为降低烧结温度,以LiF作为助烧剂,通过形成液相促进致密化进程,在低温下实现Li2Mg2.92Sn0.96O6陶瓷致密烧结。当烧结温度为925℃时,3 wt.%LiF添加的样品具有出色微波介电性能:εr=11.33,Q×f=113300 GHz及τf=-31.79 ppm/°C。此外,为改善温度稳定性,通过（3Ba CO3+V2O5）添加制备（1-x）Li2Mg2.92Sn0.96O6-x Ba3（VO4）2-3 wt.%LiF复相陶瓷。在x=42 wt.%时,复相陶瓷具有近零τf值:εr=12.61,Q×f=75100 GHz及τf=-3.01 ppm/℃。3.由于烧结温度较高,难以制备纯相致密的Li2Mg3Zr O6陶瓷。为优化其介电性能,采用非化学计量比对Li2Mg3Zr1-xO6陶瓷相成分和微观形貌进行调控。结果表明:适量的Zr缺失可抑制样品中杂质相并提升其致密度,导致εr和Q×f值增加。同时,由于杂质相和键能减少,τf值向负值方向移动。其中,Li2Mg3Zr0.94O6样品在1375 ℃具有最佳介电性能:εr=13.13,Q×f=112400 GHz及τf=-26.3 ppm/°C。考虑到Li2Mg3Zr0.94O6预烧粉为纯立方相,以LiF作为助烧剂降低烧结温度,通过抑制烧结过程的锂挥发消除样品中杂质相,降低外在损耗。在900 ℃时,Li2Mg3Zr0.94O6-4 wt.%LiF陶瓷微波介电性能良好:εr=13.66,Q×f=99800 GHz及τf=-27.65 ppm/°C。随后,采用Li2TiO3对Li2Mg3Zr0.94O6-4 wt.%LiF陶瓷τf值进行调控,结果表明Li2TiO3与Li2Mg3Zr0.94O6形成固溶体,随着Li2TiO3含量的减少,出现有序单斜相到无序立方相转变。伴随着这一相变过程,τf值由+17.05 ppm/℃降低至-10.16 ppm/℃。其中,在x=6 wt.%时,x Li2Mg3Zr0.94O6-（1-x）Li2TiO3-4 wt.%LiF陶瓷在925oC条件下获得最佳介电性能:εr=21.44,Q×f=43600 GHz及τf=-4.11 ppm/℃。4.基于Li2Mg3TiO6-0.09SrTiO3-4 wt.%LiF陶瓷,设计加工滤波器。测试结果显示:中心频率4.9 GHz,带宽约200MHz,带内插损小于3.0 d B,带内回波损耗大于15 d B,该结果与仿真结果基本吻合,验证了该材料在微波器件中的适用性。