1、第 3 3 卷 第 6 期 娃 酸 盐 通 报 V 。L 3 3 N o . 62 0 1 4 年 6 月 B U L L E T I N O F T H E C H I N E S E C E R A M I C S O C I E T Y J u n e , 2 0 1 4几种典型 的微波介质陶 瓷材料的研究现状高景 霞,王二萍、 李 慧 、 张金平、 晏伯 武2, 张洋洋 1( 1 . 黄河科技学 院 , 郑州 4 5 0 0 0 0 ;2 . 湖北理工学院, 黄石 4 3 5 0 0 3 )摘要 : 微波介质陶瓷是现代通信技术快速发展的关键材料 。 按照应用领域的不同 , 介绍 了几种
2、典型 的微波介质陶瓷 , 详细探讨了各种体系 下微波介质陶瓷烧结性能 的特点 , 并指明 了今后微波介质陶瓷的发展方向 。关键词 : 微波介质陶瓷 ; 体系 ; 介电性能中 图分类号 : T Q 1 7 4 文献标识码 : A 文章编号 : 丨 00 1 - 1 6 2 5 ( 2 0 1 4 ) 0 6 - 1 4 1 8 0 8R e s e a r c h S t a t u s o f S e v e r a l T y p i c a l M i c r o w a v e D i e l e c t r i c C e r a m i c sG A O J i n g - x i
3、a, W A N G E r -p in g, L I H u i, Z H A N G J i n g -p in g, YA N B o w u, Z H A N G Y a n g - y a n g( 1 . H u a n g h e S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y C o l l e g e , Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 0 , C h i n a ; 2 . H u b e i P o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y , H u a n g s h i 4 3
4、 5 0 0 3 , C h i n a )A b s t r a c t : W i t h t h e r a p i d d e v e l o p m e n t o f m i c r o w a v e c o m m u n i c a t i o n , th e m i c r o w a v e d i e l e c t r i c m a t e r i a l sh a v e b e e n p l a y i n g a n i n c r e a s i n g l y im p o r t a n t r o l e i n t h e w i r e l e
5、 s s c o m m u n i c a t i o n s y s t e m s . A c c o r d i n g to t h ed if e r e n t a p p l i c a t i o n fi e l d s , th e s e v e r a l ty p i c a l m i c r o w a v e d i e l e c t r i c m a t e r i a l s w e r e i n t r o d u c e d . S i n t e r i n gc h a r a c t e r i s t i c s o f t h e v
6、a r i o u s m i c r o w a v e c e r a m i c s y s t e m s w e r e d i s c u s s e d i n t h i s p a p e r, a n d t h ed e v e l o p m e n t t r e n d s o f m i c r o w a v e d i e l e c t r i c c e r a m i c s w a s e x p lo r e d .K e y w o r d s: mi c r o w a v e d i e l e c t r i c m a t e r i a
7、l; s y st e m; d i e l e c t r i c p r o p e r t yi 引 百微波介质陶瓷 , 是一种应用于微波频段 ( 主要是 3 0 0 M H z - 3 0 G H z 频段 ) 电路中作为现代通信中 的一种关键材料 , 因微波信号的频率极高 、波长极短 、 信息容量大 , 有强方 向 性、 穿透性和吸收能力 的 特点 1 , 国 际上 已将其列为现代通讯广泛使用 的谐振器 、 滤波器、 介质导波 回 路等其它微波元器件的核心部件材料 2 。随着移动通信技术的迅速发展 , 移动电话已 向第三代过渡 , 即 向更小型化和更高频化的方 向 发展 , 这就对微
8、波介质陶瓷提出 了更高的要求 , 即寻求高相对介 电常数 , 以便于器件小型化 ; 高品质因数 Q x / 以保证优 良的选频特性和接近于零的谐振频率温度系数 丁” 以保证高热稳定性 3 4 。2 0 世纪 3 0 年代末,R i C h t m y e r 5 通过理论研究证 明了 电介质材料在微波 电路中可用作介质谐振器的可能性 。 1 9 6 8 年 C o h n 等 6 利用 T i 0 2 陶瓷材料试做 了微波介质谐振器 , 但因 当时陶瓷材料不能满足微波电路的要求 , 且陶瓷助烧及改性技术尚 未得到充分发展 , 从而很大程度上限制 了陶瓷材料在介质谐振器方面的应用。 直至 2 0
9、 世纪 7 0 年代初 , 美 国 M a s s e 等 7 首先研制 出 B a 0 - T i 0 2 系 陶瓷 , 具有高介 电常数 、 高 Q 值、谐振频率温度系数较小的特点 , 使微波介质材料达到了实用化 的阶段。 于是 以研究金红石 T i 0 2 为起点 , 揭开 了微波介质陶瓷发展史上的帷幕 o 迄今为止 , 由 于微波技术设备向小 型化 、 多功能 、 高性能 、低成本方向发基金项 目 : 郑州市科技局项 目 ( 2 0 1 3 0 6 7 9 、 1 2 1 P Y F Z X ) ; 河南省教育厅 ( 1 4 B 5 1 0 0 0 5 ) ; 湖北省教育厅项 目 (
10、D 2 0 1 2 3 0 0 2 ) ; 黄河科技学院校级项目 ( K Y Z R 2 0 1 3 0 7 .K Y Z R 2 0 1 3 0 7 6 )作者简介 : 高景霞 ( 1 9 8 0 - ),女 , 讲师. 主要从事微波介质陶瓷方面的研究 .通讯作者 : 张洋洋 , 博士 .第 6 期 高景霞等 : 几种典型的微波介质 陶瓷材料的研究现状 1 4 1 9展 , 使得已开发的微波介质材料体系种类很多 , 现以微波介 电性能的特点 进行分类 , 介绍几种典型的微波介质材料。2 低 ? 和高 值 材料随着通信及雷达技术的快速发展 , 微波介质谐振器朝着微波高端发展 , 介电常数小于
11、1 5 的微波介质 陶瓷体系具有高的 Q 值 , 但 同时又具有较大的负 的谐振频率温度系数。 目前该系列陶瓷 主要有 A 1 2 0 3 基和硅酸盐基等系列 , A 1 2 0 3 基微波介质陶瓷作为通信介质谐振器主要应用在 1 0 3 0 0 G H Z 微波- 亚微米波的频率范围 内 , 以及应用在时钟的超稳定振荡器上和 电路基板上 其介 电常数的分布大致为 ( 1 0? 1 5) 。 而硅酸盐基微波介质陶瓷主要应用在微波- 毫米波频率范 围内 , 其介电常数 的分布为 ( 5? W) , 由 于固有的烧结温度较低及原材料 比较丰富 , 是 目前低介电常数材料研究的热点 下面分别对这两种
12、材料 目前所研究的状况介绍如下 : 1 9 9 6 年 , A l f o r d 等 1 1 报道了 A 1 2 0 3 的微波介 电性能 : 3 4 . 6, Q x f = 4 2 0 5 0 G H z, r f = - 1 4. 2 p p m / t 。 J h o u 等 4 6 研究 了 添加 B a 0 - Z n 0 - B 2 0 3 玻璃 料对B a T i 4 09 陶瓷烧结及介电性能的 影响 。 用 固相反应法 制备的 B aT i4 0 9 , 在1 3 0 0 T 烧结时获得相对密度 为9 7 % , 微波介电性能 : ? = 3 8 x / = 1 9 2 0 0 G H z 。 加人 1 0 m o l % B a 0 - Z n 0 - B 2 0 3 玻璃后 , 烧结温度 达 9 2 5 T ,在中 心频率 6 . 6 G H z 处测得 = 2 8 3 3 , Q 乂f 二 1 5 0 0 0 2 0 0 0 0 G H z 。因而要获得介 电常数居中 , 1 0 、 8 2 0 3 对 5 0 3 0 6 1 8 0 2 6 7 1 1 1 0 3 - 5 ( : & ( 11 / 3 % 2 / 3 )0 3 微波介 质陶瓷的性能影 响 l| | , n I I I , ,. - , l_ _ ,
