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综述与评述文章编号：1001—9642(2006)04—0003-05

微波介质陶瓷材料发展综述
尹雪帆，喻佑华，周川钓，艾凡荣，丁银忠
(景德镇陶瓷学院，景德镇555001)

【摘要】：微波介质陶瓷是移动通讯技术快速发好的谐振频率温度系数(为+2Ppm／℃)。目前，
展的关键材料。综述了微波介质陶瓷材料的发展现状、Ba，Ti。O，已经作为制造微波介质谐振器的材料，已得
特性和影响因素，详细介绍了几种主要的微波介质陶到了广泛的应用。
瓷体系，讨论了微波介质陶瓷材料的低温烧结及其存
通过B2T9／BT4(B2T9Ba2Ti9O20、BT4BaTi4O9)
在的问题，并指出了今后的发展方向。
比例的变动，该体系在整个微波波段范围内都可应用，
【关键词】：微波介质陶瓷，综述，低温共烧陶瓷
并成为用作蜂窝式移动通信系统滤波器的新一代材料，
其要求是：￡=34～38，f=2～4ppm／℃，Q=l6～
1引言25K(1GHz时)。含ZnO／Ta，O的B，T。／BT的化合物在
微波介质陶瓷是近二十多年来发展起来的一种新T>4ppm／℃变化时与B，T。／BT4有相同的性能，含T
型的功能陶瓷材料。它是指应用于微波频率(主要是～44Ppm／℃的组分，其工艺、性能比目前所有的
300MHZ～30GHz频段)电路中作为介质材料并完成一滤波器用微波陶瓷都要好I引，且在1GHZ时Q值高出20

％～25％，￡=
，34～37，T在一60～60℃内呈现很
种或多种功能的陶瓷材料，是制造微波介质滤波器和＼罡鬻j皇，避瑁*馨
谐振器的关键材料。它具有高介电常数、低介电损耗、好的线性特性。
温度系数小等优良性能，适于制造多种微波元器件，2．2BaO-Ln，0-TiO，系
能满足微波电路小型化、集成化、高可靠性和低成本BaO—Ln，O3mTiO，体系是为了满足微波通讯器件的
的要求。随着移动通信的发展，微波介质陶瓷已成为小型化要求，于80年代初研发出来的一类具有高介电
高技术陶瓷研究的重点项目之一。常数(80—90)的微波介质陶瓷材料，其中Ln为镧系
2微波介质陶瓷材料的发展与体系稀土元素，如La，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd等。图1、2
1939年RichtmyerI“从理论上对介质谐振器作了分示出镧系各元素制备的BaO—Ln，O3mTiO，陶瓷的微波性
析，证明了电介质在微波电路中用做介质谐振器的可
能性。60年代KakkiIz1等人开发了评价材料性能参数的
方法。60年代末CohnI1等人利用TiO，陶瓷材料设计出
微波滤波器。70年代初美国的Bryan等首先研制出实
用化的介电常数为38的BaTiO。新型微波陶瓷材料l31，
具有高介电常数、高Q值、谐振频率温度系数较小的
特点(在9GHZ下为-49×10／℃)，是最早应用的温
度补偿低损耗介质谐振器材料。接着美国Bell实验室
研制成功了综合性能更优的BaTiO实现了介质谐振
器的实用化，于是以TiO，为起点，揭开了微波介质陶
瓷发展史的帷幕I1。迄今为止已开发的微波介质陶瓷材
料体系种类很多，可归纳为如下几个系统。图1Ln系各元素的频率温度系数

2．1BaO—TiO系1∞
BaO—TiO，最初是作为电容器用的介质材料。1946
'0o
年，Robert发现BaTiO陶瓷具有压电性，此后通过几
十年研究工作，钛酸钡压电陶瓷在工程技术上得到了∞
广泛的应用。后来发现BaO—TiO，系统含有多种化合
萎∞
物，其介电性能随着TiO，含量的变化而改变l。其中脚
BaTiO。、Ba，Ti。O，陶瓷具有优异的微波介电性能l61。柏

PlourdeI‘等人报道了在4GHz条件下，Ba，Ti。O，的Q∞
值为8000，介电常数适中(￡为40左右)，并具有良
0

收稿日期：2006—02—22图2Ln系各元素的介电常数

中国陶瓷2006年第4期

能。210(专利公告号：1232801)，具有低损耗与较小的谐振
如图，BaO—Ln，0TiO，系陶瓷介电常数高，La、频率温度系数。为了进一步对BaOLn，O3-TiO，系进行
Pr、Nd为正温度系数，而Sm、Eu、Gd为负温度系数改性，也可用离子置换(如Bi、Pb、Sr、A1、Zn)和
ll。1
。考虑的到它们温度补偿效应，通过调整组分比例可加入添加剂(如2Bi，0·Ti0，、MgO)的方法。
制备出频率温度系数为0ppm／℃的微波介质陶瓷。目Varf010meev等人认为该体系中存在着Ba一
前研究较多的是混合镧系组份为Ba-NdSmTi陶瓷，LnR+2Ti18O4固溶体_l2】，其固溶限与Ln原子有关，但
陈湘明等报道【11的此体系微波陶瓷介电常数为100～其具体数据有多种说法(如表1)。1984年，Matveeva

表1Ba6LnB+2T