近年来,通讯行业的快速发展,对微波介质陶瓷材料的性能提出了进一步的要求,同时也促进了其快速发展。并且,将微波介质陶瓷材料应用于LTCC领域也是行业的热点。另外,很少有人研究锌锰ZnO-MnO2基陶瓷的微波介电性能,基于此,通过固相烧结法,以锌锰ZnO-MnO2基陶瓷为对象,研究了不同锌锰比例的陶瓷的相结构、反应机理及其微波介电性能;进一步通过离子取代,研究了其对陶瓷的相成分、微观形貌、介电性能的影响规律;探索了掺杂助烧剂对陶瓷的烧结温度和介电性能的影响规律,最后进行有机流延,研究了陶瓷粉体的流延特性及其与银共烧匹配性。首先研究了不同锌锰比例的锌锰陶瓷材料的相结构,通过不同的工艺和烧结温度,所得到的陶瓷的主晶相均为ZnMn2O4,说明ZnMn2O4相较ZnMnO3、ZnMn3O7更为稳定。因而,仅通过单纯地控制ZnO和MnO2粉末的比例,利用固相反应法,无法合成相对应的氧化物陶瓷,如ZnMnO3,ZnMn3O7。当锌锰比例为1:1,1:2时,陶瓷中有少量的ZnO剩余。当锌锰比例为1:3、1:4、1:5及纯MnO2时,得到的陶瓷为单一相类尖晶石结构ZnMn2O4。为此,进一步推断出锌锰反应过程为核壳结构,ZnO围绕MnO2核,反应形成ZnMn2O4基的类尖晶石相。在加热过程中,MnO2相继转变为Mn2O3和Mn3O4,从而生成ZnMn2O4和(Zn,Mn)Mn2O4的固溶体。但(Zn,Mn)Mn2O4固溶体阻碍ZnO颗粒扩散到核心,因而在ZM11、ZM12陶瓷中,多余的ZnO相被检测到。此外,MnO2含量的增加和预烧时间的延长有利于形成单一的ZnMn2O4基类尖晶石。研究了不同锌锰比例的陶瓷的微波介电性能。在1450°C烧结,能得到较为致密的陶瓷,但也有气孔存在。因为ZnO损耗大,只有当所得的锌锰氧化物陶瓷不含ZnO相时,即除ZnO:MnO2(ZM11),ZnO:2MnO2(ZM12)外,才具有微波介电性能。当Mn含量增多时,即锌锰比例减小,晶粒先增大后变小,致密度先提高,后又降低。其εr和Q×f值先升高后降低,而τf值为负且大小逐渐减小。在1000°C/3 h预烧,1450°C/3 h烧结得到的ZnO:3MnO2(ZM13)陶瓷展现出良好的介电性能:εr=8.1,Q×f=14209 GHz,τf=-69.2 ppm/°C。研究了B位Ti取代的Zn(Mn1-xTix)3O7(ZMT)陶瓷的相成分、微观形貌和介电性能的变化规律,以及助烧剂的降烧作用。结果表明,ZMT的相成分与x值密切相关。ZMT(x=0)的相成分为单一的尖晶石结构ZnMn2O4,ZMT(x=1)的相成分为Zn2TiO4与金红石(TiO2)的混合物。此外,观察到x=0.6,陶瓷形成纯ZnTiO3固溶体。x=0.8时,相成分为ZnTiO3固溶体和第二相金红石。ZMT陶瓷的介电性能也随着x的增加而改善。ZMT(x=0)陶瓷的介电性能:εr~8.1,Q×f~14209 GHz,和τf~-69.2 ppm/°C。随着x的增加,εr开始增加到最大值33.08(x=0.8),然后又下降;而Q×f逐步增大;τf由负到正变化(-69.2~+289.2ppm/°C)。并且,适量的Ti取代Mn,陶瓷致密性显著提升,微波介电性能明显改善,烧结温度降低200~300°C。此外,少量添加H3BO3和锌硼玻璃(ZBG),进一步使烧结温度降低,并提升致密度,当添加5wt.%锌硼玻璃(ZBG),陶瓷获得较低的烧结温度和较好的微波介电性能。在Zn(Mn1-x Tix)3O7(ZMT)的系列化研究基础上,找到x=0.6~0.8之间,τf由负变正的零点,即研究得到Zn(Mn1-xTix)3O7(ZMT)体系近零温度系数的确定x值,且进一步对获得的粉体进行有机流延,探索ZMT薄膜与银的共烧匹配性,得到了一种温度稳定的LTCC材料。结果显示,改变Zn(Mn1-xTix)3O7体系的x值,可以调节τf值。当x=0.68时,获得一种优越的微波陶瓷材料:εr=18.2,Q×f=12018GHz,τf=-3.98ppm/°C,烧结温度为900°C;另外,添加合适的分散剂增塑剂等进行有机流延可得到均匀致密的陶瓷薄膜,并且其与银能实现匹配共烧。