以低温共烧陶瓷(LTCC)技术为基础的多层结构设计可有效减小器件体积，是实现元器件向小型化、集成化、高可靠性和低成本方向发展的重要途径。LTCC技术要求微波介质材料具有近零的谐振频率温度系数，可调的介电常数和尽可能高的Q×f值；同时能够在低于9200C的温度下烧结。Ba2Ti9O20陶瓷是优异的实用化微波介质材料之一，在4GHz下微波特性为：εr=39.8，τf=+2 ppm/℃，Q=8000。但是，单相Ba2Ti9O20陶瓷难于合成；另外，Ba2Ti9O20陶瓷烧成温度接近1400℃，如此高的烧成温度不但会造成Ti4+离子被还原为Ti3+离子，使微波介电性能恶化，同时也无法应用于LTCC技术中。　　 本论文的目的是，以Ba2Ti9O20陶瓷为基体材料，通过添加合适的玻璃助剂，研制出能够在低于920℃的温度下充分烧结，并且具有优良的微波介电特性的低烧陶瓷材料系统，并研究材料在烧结过程中的晶相组成、显微结构、微波介电性能之间的关系和规律性。　　 本论文开展的主要工作有：　　 1.首次研究了V2O5对合成单相Ba2Ti9O20陶瓷粉体的作用和影响。　　 2.系统研究了含V2O5的单相Ba2Ti9O20陶瓷的烧结过程和微波介电特性。　　 3.提出了二个新的低温烧结助剂玻璃系统，包括BaO-B2O3-TiO2(BBT)系统和BaO-B2O3-ZnO(BBZ)系统，全面、系统地研究这两个玻璃助剂与Ba2Ti9O20陶瓷的烧结过程，以及晶相组成、显微结构、微波介电性能、工艺参数等的互相关系及规律性，在此基础上获得了较理想的低烧材料。　　 本论文工作得到的主要结论是：　　 1.V2O5能非常有效地促进Ba2Ti9O20相的生成，并使Ba2Ti9O20相合成的温度降低约100℃。其机理主要是：在合成Ba2Ti9O20相的过程中，添加的V2O5在晶界处形成过渡型的低共熔液相，提高了固相反应物质的扩散速度，从而提高了Ba2Ti9O20相的成核速率。　　 2.Ba2Ti9O20陶瓷中掺加V2O5使烧结温度明显下降，并能显著提高Ba2Ti9O20相的高温稳定性；V2O5对Ba2Ti9O20陶瓷的介电性能也有显著影响，随着V2O5掺杂量的提高，陶瓷介电常数单调下降，Q×f值在V2O5含量为0.3wt％处出现极大值，τf值在该处出现极小值，介电性能的这些变化规律主要是由掺加了V2O5的Ba2Ti9O20陶瓷的烧结机理决定的。　　 3.BBT玻璃可以有效地降低Ba2Ti9O20陶瓷的烧结温度，使其从1375℃降低到1040℃，并保持材料具有优良的微波介质性能。掺加了BBT玻璃的Ba2Ti9O20陶瓷烧结机理主要包括以下几个过程：1)BBT玻璃首先在较低温度晶化，析出BaTi(BO3)2、BaB2O4和BaB4O7等晶相；2)当温度高于860℃时，BaB4O7相熔化，与剩余玻璃相一起形成大量低粘度液相；3)在900～1040℃范围内，样品迅速完成液相反应烧结，该过程涉及低粘度玻璃液相与Ba2Ti9O20反应生成BaTi(BO3)2相，也包括在液相作用下的晶粒长大、气孔排除等过程。　　 4.添加BBT玻璃的Ba2Ti9O20陶瓷在烧结后由Ba2Ti9O20和BaTi(BO3)2相组成；随着玻璃添加量的增多，BaTi(BO3)2相的占比增大，导致陶瓷的介电常数下降，可值逐渐增大，但对品质因数影响并不大。通过控制BBT玻璃添加量，可以调节Ba2Ti9O20陶瓷的介电常数和谐振频率温度系数。　　 5.BBZ玻璃与BBT玻璃相比，可以更有效地降低Ba2Ti9O20陶瓷的烧结温度，使其从1375℃降低到900～940℃。BBZ玻璃与Ba2Ti9O20陶瓷的低温烧结是十分复杂的液相反应烧结过程，该烧结过程在低于880℃就已经明显开始，烧结过程中Ba2Ti9O20与玻璃液相发生了一系列化学反应，生成的产物涉及BaTi(BO3)2、TiO2、 Zn2TiO4及未知晶相等。　　 6.本论文重点研究的两种BBZ玻璃对Ba2Ti9O20陶瓷低温烧结的微波介电性能的影响，存在明显的差异：(1)随着BBZ-1(3582O3-30BaO-35ZnO)玻璃添加量的增加，样品的介电常数下降，Q×f值逐渐增大，τf值为负值并逐渐下降；(2)随着BBZ-2(5082O3-25BaO-25ZnO)玻璃添加量的增大，样品的介电常数下降，Q×f值逐渐增大，但是与BBZ-1玻璃相反的是，τf值为正值并逐渐增大；(3)将两种BBZ玻璃按一定比例组成复合玻璃添加剂，在不影响Ba2Ti9O20陶瓷低温烧结的基础上，可以调节τf值趋于零。