微波介质陶瓷的发展趋势与研究进展

微波介质陶瓷是近二十多年来发展起来的一种新型的功能陶瓷材料，是指应用于微波频率(主要是300MHz～300GHz频段)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料，无论在民用还是军用领域都有重要地位。目前主要应用于微波谐振器、滤波器与振荡器，微波电路中的绝缘基片材料，和高性能陶瓷基微波板材,具有系列化介电常数、低介电损耗、温度系数小等优良性能。

评价微波介质陶瓷介电性能的参数主要有３个，相对介电常数(εr)、品质因数(Ｑ·ｆ)及谐振频率温度系数(τf)。应用于微波电路的介质陶瓷，除了必备的机械强度、化学稳定性及经时稳定性外，应满足如下介电特性的要求：(1)在微波频率下材料相对介电常数εr系列化，高εr利于器件小型化；中εr主要应用于基站和卫星通讯；低εr主要应用于毫米波器件和基板。(2)在微波频率下的介电损耗tanδ应很小，即介质的品质因子Ｑ·ｆ(＝1/tanδu)要高，以保证优良的选频特性和降低器件在高频下的插入损耗。(3)接近于零的频率温度系数τf。材料的谐振频率温度系数τf是用来衡量谐振器谐振频率温度稳定性的一个参数，τf越大，则表明器件的中心频率随温度的变化而产生的漂移越大，将无法保证器件在温度变化着的环境中工作的高稳定性。

因此，桂林理工大学材料科学与工程学院方亮教授认为，若要大力发展5G/6G通信，未来对微波介质陶瓷的研究应围绕以下重点展开：

①进一步提高材料微波介电性能，尤其是研发低介电损耗的超低介电常数（εr<20）以及高介电常数（εr=60~120）的材料；

②发展LTCC技术，实现多层共烧以实现器件小型化和集成化；

③从本征因素和非本征因素角度研究微波介质陶瓷的Ｑ·ｆ及τf的影响机制；

④响应5G/6G技术发展对上游材料及元器件的新需求，研发合适的材料体系，积累生产技术经验，力争实现产业链的自主可控。

审核编辑 ：李倩