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5G陶瓷滤波器要害质料—微波介质陶瓷

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陶瓷介质滤波用具有尺寸小、分量轻、Q值大等好处,在5G范畴的使用占据相对上风,开展潜力宏大,而消费陶瓷介质滤波器的要害质料便是微波介质陶瓷。

一、作甚微波介质陶瓷

微波介质陶瓷是指使用于微波频段电路(次要是300MHz~300GHZ频段)中的一种新型陶瓷功效质料。

图 微波介质陶瓷瓷料

在微波频段下,种种极化机制波动,质料的介电常数根本不随频率的变革而变革,因而依据介电常数的巨细可将其归为低介、中介和高介3大类。

  • 低介微波介质陶瓷系统如Al2O3-TiO2系和钛酸镁系列等,因其高品格因数而被使用于对介质消耗要求比力严厉的范畴,如卫星通讯、军用雷达等方面
  • 中介微波介质陶瓷系统如(Zr,Sn)TiO4系具有高Q值,低谐振频率温度系数,可用于制备介质谐振器办理窄带谐振器的频率漂移题目。
  • 高介微波介质陶瓷能促进微波通讯设置装备摆设、谐振器的小型化和集成化,在高电容量的集成电路中以及低频下事情的通讯设置装备摆设中使用普遍。

微波介质陶瓷粉体并不是单一的质料,而是多种质料按比例混淆的质料系统,而在制备的历程中,还会添加稀土氧化物,浩繁研讨阐明过量稀土元素的掺杂可改进微波介质陶瓷的烧结性、致密度以及介电功能。

二、微波介质陶瓷的制备办法

微波介质陶瓷质料消费办法有固相反响法、溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法等。

1.固相反响法

固相反响法是一种传统的工艺办法,具有工艺成熟,便于操纵,性价比初等好处,实用于批量消费,是以后产业消费接纳最多的办法。但其存在烧结温度较高,容易构成第二相和部分晶粒非常长大等缺陷,影响微波介电功能。

 

2.溶胶-凝胶法

溶胶-溶胶法是经过金属络合物溶液与无机盐在特定的pH值下,构成通明溶胶,再将其煅烧撤除无机身分,便可失掉匀称的、颗粒很细的原始粉末,在很大水平上进步了瓷料构成的匀称性、布局匀称性和布局致密性,大大低落了陶瓷烧结温度并延长烧结周期,可增加或制止第二相的天生,有利于进步质料的介电功能,但其粉料本钱较高,工艺庞大,工艺参数不易控制,消费周期较长,较难完成财产化。

3.水热法

水热法是反响在密封的压力容器中举行,以水溶液为介质,粉末的构成履历消融到结晶的历程,无需昂贵的醇盐,许多质料在高温下就可以间接分解,制止由于预烧所形成的晶粒长大、缺陷和杂质侵入。

4.沉淀法

沉淀法是使用各组分元素的可溶性金属盐类按肯定比例设置装备摆设成溶液,参加过量的沉淀剂使金属离子匀称沉淀,经过调治溶液的浓度和pH值等来控制粉体的功能,煅烧后失掉氧化物的匀称混淆体。办法复杂,易于范围化消费,本钱低,但会发生团圆或组分不匀称影响介电功能。

粉体质料制备历程具有技能难度,如以碳酸钡为质料的水热法包罗消融、钛酰化、枯燥、水热、再次枯燥等历程,酸碱控制分歧理、 天生杂质等都将侵害粉体质量,终极影响滤波器的功能。

三、5G陶瓷介质滤波器对质料的要求

微波介质陶瓷使用普遍,因具有高频介电消耗低,介电常数适中,谐振频率温度系数小等精良的微波介电功能,可用作微波电路的介质基片、介质天线、介质谐振器、介质滤波器等。

5G陶瓷介质滤波器中的电磁波谐振产生在陶瓷介质质料外部,因而关于微波介质陶瓷质料的功能提出更高的要求,微波陶瓷的介电功能目标次要是介电常数、品格因数Q、谐振频率温度系数三个:

1.合适的介电常数;

高介电常数可完成滤波器尺寸小型化设计,但介电常数并不是越高越好,介电常数过高会影响保送丧失,因而需思索滤波器的设计要求来选择符合的介电常数。微波介质陶瓷的介电常数次要取决于质料布局中的晶相和制备工艺。

2.高的品格因数Q,低的介电消耗;

品格因数Q越高,通频带越窄,电路选择性越好,能完成更好的滤波功效。Q值与介电消耗tanδ成正比干系,Q值越大,滤波器插损越低。质料布局均一,高致密,晶粒生长匀称,增加杂质和缺陷可进步Q值。

3.近零可调的谐振频率温度系数。

谐振频率温度系数靠近于零可完成滤波器的高波动性和高牢靠性,频率温度系数次要由质料的线性收缩系数和介电常数决议。

陶瓷粉体决议了介质滤波器的功能,粉体的配方与制备的难度较高。只要拥有好的质料配刚刚能取得在肯定利用条件下的高Q值介质陶瓷,可以说自有粉体配方是陶瓷滤波器厂商的中心竞争力。粉体配方的滤波器厂商可以经过采买原质料自行分配,免于向粉体厂商采买,不但浪费本钱用度,更便于依据客户定制化要求对滤波器的相干参数举行调解。现在国际已有多家滤波器厂商研收回陶瓷粉体的独家配方,包罗艾福电子、灿勤科技、国华新质料、武汉凡谷、佳利电子、嘉康电子等;陶瓷粉体相干企业有村田、京瓷、金川电子、华星电子、国瓷等。

 

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