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熔融石英陶瓷作为一种具有优良化学性及机械性能的材料,从上世纪50年代开始就被作为制造导弹天线罩的主要材料。熔融石英陶瓷具有极低的介电常数,材料的这一特点引起了研究人员的注意,材料具有较低的介电常数可以制造出适用于较高频的微波器件。近年来,随着移动通信技术的高速发展,微波通信事业也得到了较大的提高。为了适应目前通信设备往更高的集成度、更广泛的应用方面的发展,微波器件作为微波电路的核心,其长久以来的发展趋势是逐步实现元件的微型化、高频化。作为微波器件的载体,微波介质材料的好坏直接影响器件的使用频率及性能高低。研究人员针对应用于不同频段的微波介质材料进行了大量的研究,制备出能够满足一定频率范围使用且损耗低的基板材料对微波器件的发展有着很重要的意义。本文以低介电常数的熔融石英陶瓷为研究对象,首先对石英的晶相转变进行研究,以此为理论基础,通过固相合成法制备出熔融石英陶瓷的制备工艺,并对得到的材料进行多方面的分析,特别是对材料进行介电性能及微波性能的研究;随后通过掺入不同的杂质对材料进行改性,并就掺杂剂对材料的影响进行深入的研究,使得熔融石英陶瓷的性能得到进一步的优化。对于未掺杂的熔融石英材料,利用固相合成法采取快速升温,短时保温的烧结工艺进行烧结。得到的样品的性能与其内部产生的晶相种类有较大的联系,晶相间的相互转变受烧结温度的影响较大。通过在多个温度下进行烧结实验,综合性能比较,当样品在1150℃保温1h烧结时,其体积密度ρ=2.165g/cm3,较低烧结温度下致密度达到98.2%,相对介电常数εr=3.40,介电损耗tgδ=6.86×10-4,Qf=12000。在确定了熔融石英陶瓷基本的烧结工艺的基础上,对材料进行掺杂研究。首先进行硼酸掺杂的系统研究,硼酸在烧结过程中能够对材料中的晶相进行抑制。在确定硼酸的掺杂量后,分别进行了复合掺杂MgO、Al2O3及MnO的一系列研究,研究发现,MgO的掺杂提高了材料的烧结致密度,Al2O3及MnO的掺杂改善了材料的介电性能,分别增大了介电常数降低了介电损耗。与此同时还对样品进行了CaO- Al2O3的掺杂研究,这两种物质的掺杂促进了材料中的晶粒生长,提高了样品的致密度。综合所有物质的掺杂,分析各个掺杂系列的测试结果,当复合掺杂3wt%H3BO3+0.5wt%MnO的样品在1220℃下烧结时性能最佳,其体积密度ρ=2.25g/cm3,相对介电常数εr=3.96,介电损耗tgδ=10.5×10-4,Qf=11000。?