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随着通讯技术的发展,高频技术的应用在不断涌现。在高频通讯技术的带动下,电子元器件及移动终端设备不断地向着更加微型化、集成化、表面组装化、多维化及多功能化等方向发展。选择合适的介质材料,并对器件进行多层结构设计成为满足这一发展趋势的主要途径,低温共烧陶瓷技术便应用而生。在低温共烧陶瓷技术中,流延坯片的叠层和共烧是制造多层陶瓷器件和陶瓷封装基板的关键步骤,其结果直接影响到器件的最终质量。因此,叠层和共烧成为国内外的研究热点。本文首先在课题组已有成果的基础上,对溶胶-凝胶法制备出的堇青石纳米粉体进行Bi2O3掺杂,并参照成熟的浆料配方,流延出具有一定强度和柔韧性良好的堇青石陶瓷坯片,研究了堇青石陶瓷坯片的性能。结果表明,堇青石陶瓷坯片可以在900℃的温度下烧结,满足低温共烧陶瓷与低熔点金属共烧的温度要求。堇青石陶瓷坯片在900℃烧结后,主晶相为α-堇青石,具有良好的致密度(收缩率和密度分别为36.67%和2.358g/cm3),较低的介电常数(ε=3.4993;2GHz)和介电损耗(tgδ=0.0063;2GHz),满足多层陶瓷器件和陶瓷封装基板在高频条件下的工作要求。然后,以所制备出的堇青石陶瓷坯片为基体材料,分别采用粘合法和冷压法对堇青石陶瓷坯片的叠层工艺进行了研究。结果表明：在室温下,采用8%的PVA作为粘合剂,将堇青石陶瓷坯片在2MPa的压力下保压5min,可以实现10层堇青石陶瓷坯片的粘合法叠层；在室温下,直接施加8MPa的压力并保压5min,可以实现10层堇青石陶瓷坯片的冷压法叠层。影响堇青石陶瓷坯片粘合法叠层的主要因素为粘合剂的浓度、叠层的压力等,烧结温度对堇青石陶瓷坯片的连接影响不大；影响堇青石陶瓷坯片冷压法叠层的主要因素有叠层的压力、保压时间、坯片的层数等,其中保压时间对堇青石陶瓷坯片的叠层影响不大,烧结温度对叠层试样烧结后的致密度会产生影响。粘合法叠层的优点是可以在较低的温度和压力下对堇青石陶瓷坯片进行叠层,避免了压力的不均衡造成叠层坯片的偏移以及在叠层时产生的物质流动,能够减少试样的变形程度,比较适合于制造精细、复杂结构的叠层器件。但需要保证堇青石陶瓷坯片具有一定的气孔率,同时应严格控制PVA的浓度,使其适合叠层的需要。粘合法不适合较多层数坯片的叠层,如果坯片的层数太多,不利于叠层精度的控制。采用冷压法叠层时,可以在室温下实现对堇青石陶瓷坯片的叠层,与采用PVA粘合的叠层方法相比,不需要保证堇青石陶瓷坯片有一定的气孔率。该叠层方法工艺简单,可以实现较多层数坯片的叠层,但由于叠层时有压力的存在,如果施加的压力不均衡,试样烧结后容易产生变形。粘合法叠层主要是靠堇青石陶瓷坯片中的粘合物质在烧结的过程中融化并产生毛细管力,使坯片结合在一起,而冷压法叠层则主要与堇青石陶瓷坯片良好的弹塑性、在一定压力下堇青石陶瓷颗粒的重排及液化的玻璃成分的粘滞性流动等有关。接下来,对堇青石陶瓷坯片与Ag-Pd导电金属的共烧行为进行了研究。Ag-Pd导电金属在不同的烧结温度下,呈现出不同的表面形貌。在900℃的烧结温度下,其形貌最好：Ag-Pd颗粒较小,呈现出圆球状,且颗粒分布均匀,颗粒间的孔隙较小,对堇青石陶瓷坯片的覆盖较为致密。在此温度下,堇青石陶瓷坯片与Ag-Pd导电金属具有较好的共烧兼容性,共烧界面区域比较致密,没有气孔和裂纹等缺陷的产生,且各元素的分布比较均匀,没有化学反应发生,能够保证堇青石陶瓷坯片在高频片式元器件及陶瓷封装基板等领域的应用。最后,针对叠层和共烧试样在烧结过程中容易产生变形的问题,提出了一种压力辅助解决方案：采用Al2O3粉末对试样进行覆盖,在覆盖后的试样上放置压块进行烧结。Al2O3粉末具有较好的流动性,在压块的作用下,试样会一直处于紧密的压缩状态。在烧结的过程中,堇青石陶瓷坯片的收缩受到限制,试样变形程度减小,且表面的平整度能够得到保证。