20190820微波介质陶瓷材料及其应用简介高斯贝尔功田电子

微波介质陶瓷材料及其应用简介高斯贝尔功田电子陶瓷研发部陈功田2018.08.20微波陶瓷

微波介质陶瓷是指应用于微波频段（300MHz～3000GHz）电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷。微波介质陶瓷是一种新型高技术无机材料，在电子电路等方面有十分重要的作用,在军用及民用领域有广泛的应用.其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。一微波介质陶瓷概述微波介质陶瓷成为近年来国内外研究热点，主要是微波移动通信迅速发展的需求。MWDC(Microwavedielectricceramics)微波介质陶瓷3微波介质陶瓷材料在微波通信、雷达、移动通信、移动电话基站（由其4G、5G）,卫星广播通讯及全球卫星定位导航系统中有着不可替代的重要作用。1.1微波介质陶瓷应用一微波介质陶瓷概述介质滤波器、双工器介质天线陶瓷电容器微波传输线等介质基片、覆铜基板介质谐振器介质波导一微波介质陶瓷概述微波介质陶瓷应用1.2微波介质陶瓷应用元器件一微波介质陶瓷概述上游中游下游化工原料：二氧钛TiO2、氧化锆ZrO2、氧化铝AlO3、碳酸钙CaCO3、碳酸钡BaCO3……能源：电力、天然气……微波介质陶瓷粉体材料微波介质陶元器件：谐振器、滤波器、电路基片、陶瓷天线……移动通信卫星通信航空航天电子、汽车军事、工业新能源1.3微波介质陶瓷产业链6二微波介质陶瓷的三个关键参数

微波介质陶瓷作为一类电介质材料，以电极化的方式响应电场的作用，其关键性能参数有介电常数r、谐振品质因数Q值、谐振频率温度系数tf，这三个性能参数的综合数值决定了微波陶瓷的应用价值。

r=21,f0=1.575GHzr=125,f0=1.575GHzr=40,f0=1.575GHz2.1介电常数r高的介电常数，以利于器件的小型化、集成化72.2品质因数Q值

微波介质陶瓷材料在使用时追求的是低介质损耗tanδ，即高的品质因数Q(Q≈1/tanδ)，它可以高到10，000以上，共振频率的频带宽度和Q值成反比，所以愈高的Q值其频宽越窄。为获得低损耗、高Q值的微波介质陶瓷，必须尽可能地使用高纯原料，并尽力控制工艺以制出杂质少、缺陷少、晶粒均匀分布的陶瓷。

高的品质因数，以保证优良的选频特性，实现成本低二微波介质陶瓷的三个关键参数82.3谐振频率温度系数τf

通信器件的工作环境温度是不断变化的，从而影响设备的使用性能。这就要求材料的谐振频率不能随温度的变化太大，通信使用要求接近零的谐振频率温度系数。：温度变化量：共振频率改变量二微波介质陶瓷的三个关键参数尽可能小的温漂系数,以确保频率高度稳定性、可靠性温度特性最好的殷钢微波介质陶瓷9三微波介质陶瓷分类微波介质陶瓷高介电常数Ɛr>80BaO-R2O3-TiO2系CaO-Li2O-R2O3-TiO2系铅基钙钛矿系（A1-xBx）O3系，如CaTiO3中介电常数Ɛr<80（Zr,Sn）TiO4系BaO-TiO2系低介电常数Ɛr<30MgTiO3系Al2O3系AB2O6系AWO4系A（B1/3C2/3）O3系R2Ba(Cu1-xAx)O5系A=Ca,Ba,Sr;B=Mg,Zn,Ni;C=Nb,TaA=Ca,Mg,Mn,Co,Ni,Zn;B=Nb,TaR=Y,Sm,Nd,Yb等;A=Mg,Zn,Ni;CaTiO3-LnAlO3系基站用：20<Ɛr<50手机用：75<Ɛr<90毫米波用：10<Ɛr<20小型贴片天线用：90<Ɛr<15010

四微波介质陶瓷近十多年发展路标高介电常数高Q值温度稳定性手持设备1992通信基站εr：75~9005εr：45，Q：16000@3GHzεr：29，Q：30000@3GHzεr：29，Q：22000@3GHzεr：55，Q：16000@3GHzεr：35，Q：30000@3GHzεr：120，Q：5000@900MHzSimpleperovskitesCompleperovskites0095NPOchips11

εr：25±1，Qf>150000GHZ，τf=0±5ppm/℃，（用于卫星通讯）。εr：45±1，Qf>80000GHZ,τf=0±5ppm/℃，（用于卫星通讯和移动电话基站）；

εr：35±1，Qf>80000GHZ,τf=0±5ppm/℃，（用于卫星通讯和移动电话基站）；

εr：82，Qf>8000GHZ，τf=0±5ppm/℃，(用于移动GPS)；

εr：91，Qf>5000GHZ，τf<15ppm/℃，(用于移动电话)；

εr：100，Qf>3600GHZ，τf<15ppm/℃，（用于移动电话）；εr：120，Qf>3000GHZ，τf<20ppm/℃，（用于移动电话）；五微波介质陶瓷部分商用产品性能12

六高斯贝尔微波介质陶瓷产品我们的微波介质陶瓷产品从化工原料开始，全部由公司独立生产完成，具有完全的自主知识产权。我们的五大产品介质谐振器通信谐振器滤波器陶瓷天线微波覆铜板微波介质陶瓷粉体材料13

六高斯贝尔微波介质陶瓷产品6.1微波介质陶瓷材料体系性能一览表产品代码介电常数r品质因素Qf(GHz)谐振频率温度系数f(ppm/℃)说明GT55.0±0.3>36000-10～0GT76.7±0.5>30000-60～-10温度系数可调GT1010±0.5>60000-60～+10温度系数可调GT2020±0.7>1000000±5温度系数可调GT2525±1>1000000±5GT3535±1>600000±5GT3838±1>450000±5温度系数可调GT4545±2>450000±10温度系数可调GT55*55±2>35000<10GT6666±2>25000<10GT75*75±2>20000<10GT8585±3>8000<10温度系数可调GT9594±3>6000<20GT110110±3>3000<20温度系数可调GT125125±3>2500<20GT150*150±4>2000<30（NPO）GT180*180±4>1800<30（NPO）GT200*200±5>120030±10GT245*245±5>100030±10146.2介质谐振器

六高斯贝尔微波介质陶瓷产品介质振荡器介质谐振器，振荡器为微波电子设备提供稳定的频率参考源。

156.2介质谐振器(L波段）

六高斯贝尔微波介质陶瓷产品●频率范围：0.8～4GHz●使用环境温度：-40～80℃●介电常数：40～120●Q值：1000～22000●典型代表产品参数见下表L波段介质谐振器166.2介质谐振器（C/Ku波段）

六高斯贝尔微波介质陶瓷产品●

3～15GHz●使用环境温度：-40～80℃●介电常数：20～50●Q值≥5000●谐振频率温度系数：0±5PPm/℃●性能稳定、可靠C/Ku波段介质谐振器176.2介质谐振器（Ka）

六高斯贝尔微波介质陶瓷产品Ka波段介质谐振器●

15～40GHz，70GHz防撞雷达本振●使用环境温度：-40～80℃●介电常数：6～20●Q值≥1500●谐振频率温度系数：0±10PPm/℃●性能稳定、可靠186.3通信基站谐振滤波器

六高斯贝尔微波介质陶瓷产品介质腔体滤波器通信谐振器TE模谐振器TM模谐振器196.3通信基站谐振滤波器

六高斯贝尔微波介质陶瓷产品典型代表产品参数表NO型号频率介质介电常数支撑介电常数Q值谐振频率温度系数1TM-G-DR18501850±5M37±19.8±1＞50000±3PPM/℃2TE-G-DR27502750±5M45±19.8±1＞70000±3PPM/℃3TE-G-DR897897±8M45±19.8±1＞220000±3PPM/℃4TE-G-DR21402140±8M45±19.8±1＞140000±3PPM/℃5TE-G-DR26302630±7M45±19.8±1＞100000±3PPM/℃206.3通信基站谐振滤波器

六高斯贝尔微波介质陶瓷产品全介质滤波器介质腔体滤波器金属腔体滤波器在介质腔体滤波器还在更新换代金属腔体滤波器的同时，全新理念的全介质滤波器开始诞生。新技术使基站滤波器极大的简化了单个繁琐的调试，向实现大批量自动生产迈步。介质腔体滤波器目前市场前景确实很好，但说不定突然出现一个不受人关注的企业颠覆一个行业走向216.4陶瓷天线(定位导航天线）

六高斯贝尔微波介质陶瓷产品22

6.4GPS、北斗、RFID、WiFi陶瓷片天线

全球定位导航的GPS、北斗天线用什么陶瓷介质基板，对天线的性能影响是很大。特别是材料的介电常数对天线的尺寸起到关键的作用。

在同一谐振频率的条件下高介电常数的介质材料，天线的体积会减小。

序号天线尺寸mm天线增益dB驻波比VSWR天线轴比材料介电常数备注166×66×161.532.5～5.4要接地基板70×70mm或更大225×25×431.5315～25接地板是35×35mm，可以做到4.5dB318×18×41.52335～40接地板是50×50mm，可以做到3dB413×13×402385～100要求接地板是50×50mm510×10×4-22395～120要求接地板是20×20mm六高斯贝尔微波介质陶瓷产品23

6.4GPS、北斗、RFID陶瓷片天线

六高斯贝尔微波介质陶瓷产品246.5微波覆铜板

铜箔陶瓷基料传统覆铜板达不到日益发展的微波通信低损耗和高一致稳定性的需求。微波覆铜板适合用于微波高频10GHz以上的微波低损耗传输电路噪声放大器PCB，超低剖面微波天线，及对微波高频板材有特殊性能要求的电子产品中应用。六高斯贝尔微波介质陶瓷产品CCLPCBPCB(printedcircuitboard)印刷电路板CCL(CopperCladLaminate)覆铜板256.5微波覆铜板六高斯贝尔微波介质陶瓷产品应用频率：3—100GHz266.5微波覆铜板的低剖面天线

六高斯贝尔微波介质陶瓷产品高介电常数微波覆铜板四阵列单元采用高介电常数的微波覆铜板设计微波通信天线，使天线的体积大幅度减小，厚度变得很薄。使用超低剖面天线设计技术使天线超薄，发展基片集