微波介质陶瓷的发展及应用

微波介质陶瓷是指应用于微波频段电路（主要是300MHz~300GHZ频段）中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料。

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微波介质陶瓷的发展

1939年，Richtmeyer从理论上提出介质陶瓷材料可作为谐振器的设想，美国率先开始微波介质陶瓷材料的研制，于20世纪70年代最先研制出实用化的K28材料，随后，日本、法国、德国等国家相继开始这方面的研究，直至现在，日本后来居上，村田、松下、NGK等公司都有其各具特色的微波介质陶瓷材料体系，处于世界领先地位。

微波介质陶瓷发展概况

我国对微波介质陶瓷材料的研制始于80年代初，由于材料基础、工艺水平低，检测评价困难等因素，初期基本上是重复与追踪国外的研究工作。从1991年以来，国内加强了对微波介质陶瓷材料的研究工作，力争赶上世界水平。工信部印发的《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》将环保型微波陶瓷材料列入其中，用于通信陶瓷滤波器、陶瓷谐振器。

微波介质陶瓷在近几十年来发展迅速，目前，国内外对微波介质陶瓷的研究已经渐为完善，在微波频段下，各种极化机制稳定，材料的介电常数基本不随频率的变化而变化，因此根据介电常数的大小可将其归为低介、中介和高介3大类。

评价微波介质陶瓷介电性能的参数主要有三个：相对介电常数εr、品质因数Q、谐振频率温度系数τf。通信技术的发展要求微波介质陶瓷材料具有可调的介电常数、高的品质因数以及接近零的谐振频率温度系数。微波介质陶瓷作为介质谐振器、滤波器等微波元器件的关键材料，高性能的微波介质陶瓷已经得到了人们广泛的关注和研究，为满足未来应用的要求，还需要不断开发性能更好、成本更低，工艺更简单，材料来源广泛的微波介质陶瓷材料。

微波介质陶瓷的应用

微波介质陶瓷应用范围广泛，可用于介质谐振器、介质波导、介质滤波器、双工器、介质基片、陶瓷电容器、介质天线、微波传输线等。微波介质陶瓷材料主要用作微波频率器件：介质谐振器和介质滤波器两大类组件。

1.介质谐振器

介质谐振器可视为特定频率的微波封闭在界之空间内的两端开路的一段介质波导或一端的同轴谐振腔，这种器件有多种形状和结构，如圆柱形、圆杆型等。介质腔体滤波器是用介质材料做谐振器，装在铝合金腔体中。

2.介质滤波器

介质滤波器通常由数个谐振器纵向多级链接构成，可进行级向耦合，其显著特点是插损绩效，耐功率性好。5G通信采用的陶瓷介质滤波器采用高介电常数的陶瓷材料制成的本体，并在陶瓷本体外表镀银，来形成介质谐振器，通过依次连接的多个介质谐振器以及各个谐振器之间的耦合形成介质滤波器。陶瓷介质滤波器的电磁波谐振发生在陶瓷介质材料内部，具有体积小、重量轻、抗温漂性能好等特点。

3.高频微波覆铜板

此外，微波介质陶瓷材料作为添加改性剂添加到高频微波覆铜板中，使得产品具有了低介电常数、低介质损耗的特性，不同介电常数的微波介质陶瓷粉料可以生产出规格不同而且介电常数十分稳定的优良板材。上世纪八十年代， 美国罗杰斯公司首先提出以聚四氟乙烯为基，复合玻璃纤维布或陶瓷的基板技术， 在高频微波电路领域已经获得了很多的应用。国内的生益科技和高斯贝尔等覆铜板企业也有这方面开发。

现今，5G通信的发展为微波介质陶瓷带来了新的发展机遇，粉体是核心，在激烈的市场竞争中，拥有自有粉体配方及研发生产能力的企业将获得持久的生命力，可迅速响应未来技术的发展，跟上市场需求。

资料来源于：艾邦陶瓷与粉末冶金展