（本文來源自艾邦智造，在此鳴謝！）陶瓷介質濾波器具有尺寸小、重量輕、Q值大等優點，在5G領域的應用占有絕對優勢，發展潛力巨大，而生產陶瓷介質濾波器的關鍵材料就是微波介質陶瓷。

一、何為微波介質陶瓷

微波介質陶瓷是指應用于微波頻段電路（主要是300MHz~300GHZ頻段）中的一種新型陶瓷功能材料。

在微波頻段下，各種極化機制穩定，材料的介電常數基本不隨頻率的變化而變化，因此根據介電常數的大小可將其歸為低介、中介和高介3大類。

低介微波介質陶瓷體系如Al2O3-TiO2系和鈦酸鎂系列等，因其高品質因數而被應用于對介質損耗要求比較嚴格的領域，如衛星通訊、軍用雷達等方面

中介微波介質陶瓷體系如（Zr，Sn）TiO4系具有高Q值，低諧振頻率溫度系數，可用于制備介質諧振器解決窄帶諧振器的頻率漂移問題。

高介微波介質陶瓷能促進微波通訊設備、諧振器的小型化和集成化，在高電容量的集成電路中以及低頻下工作的通訊設備中應用廣泛。

微波介質陶瓷粉體并不是單一的材料，而是多種材料按比例混合的材料體系，而在制備的過程中，還會添加稀土氧化物，眾多研究說明適量稀土元素的摻雜可改善微波介質陶瓷的燒結性、致密度以及介電性能。

二、微波介質陶瓷的制備方法

微波介質陶瓷材料生產方法有固相反應法、溶膠-凝膠法、水熱法、沉淀法等。

1.固相反應法固相反應法是一種傳統的工藝方法，具有工藝成熟，便于操作，性價比高等優點，適用于批量生產，是當前工業生產采用最多的方法。但其存在燒結溫度較高，容易形成第二相和局部晶粒異常長大等缺點，影響微波介電性能。

2.溶膠-凝膠法溶膠-溶膠法是通過金屬絡合物溶液與無機鹽在特定的pH值下，形成透明溶膠，再將其煅燒除去有機成分，便可得到均勻的、顆粒很細的原始粉末，在很大程度上提高了瓷料組成的均勻性、結構均勻性和結構致密性，大大降低了陶瓷燒結溫度并縮短燒結周期，可減少或避免第二相的生成，有利于提高材料的介電性能，但其粉料成本較高，工藝復雜，工藝參數不易控制，生產周期較長，較難實現產業化。

3.水熱法水熱法是反應在密封的壓力容器中進行，以水溶液為介質，粉末的形成經歷溶解到結晶的過程，無需昂貴的醇鹽，很多材料在低溫下就可以直接合成，避免由于預燒所造成的晶粒長大、缺陷和雜質侵入。

4.沉淀法沉淀法是利用各組分元素的可溶性金屬鹽類按一定比例配置成溶液，加入適量的沉淀劑使金屬離子均勻沉淀，通過調節溶液的濃度和pH值等來控制粉體的性能，煅燒后得到氧化物的均勻混合體。方法簡單，易于規模化生產，成本低，但會產生團聚或組分不均勻影響介電性能。

粉體材料制備過程具有技術難度，如以碳酸鋇為原料的水熱法包括溶解、鈦酰化、干燥、水熱、再次干燥等過程，酸堿控制不合理、 生成雜質等都將損害粉體質量，最終影響濾波器的性能。

三、5G陶瓷介質濾波器對材料的要求

微波介質陶瓷應用廣泛，因具有高頻介電損耗低，介電常數適中，諧振頻率溫度系數小等良好的微波介電性能，可用作微波電路的介質基片、介質天線、介質諧振器、介質濾波器等。

5G陶瓷介質濾波器中的電磁波諧振發生在陶瓷介質材料內部，因此對于微波介質陶瓷材料的性能提出更高的要求，微波陶瓷的介電性能指標主要是介電常數、品質因數Q、諧振頻率溫度系數三個：

1.適合的介電常數;高介電常數可實現濾波器尺寸小型化設計，但介電常數并不是越高越好，介電常數過高會影響輸送損失，因此需考慮濾波器的設計要求來選擇合適的介電常數。微波介質陶瓷的介電常數主要取決于材料結構中的晶相和制備工藝。

2.高的品質因數Q，低的介電損耗;品質因數Q越高，通頻帶越窄，電路選擇性越好，能實現更好的濾波功能。Q值與介電損耗tanδ成反比關系，Q值越大，濾波器插損越低。材料結構均一，高致密，晶粒生長均勻，減少雜質和缺陷可提高Q值。

3.近零可調的諧振頻率溫度系數。諧振頻率溫度系數接近于零可實現濾波器的高穩定性和高可靠性，頻率溫度系數主要由材料的線性膨脹系數和介電常數決定。

陶瓷粉體決定了介質濾波器的性能，粉體的配方與制備的難度較高。只有擁有好的材料配方才能獲得在一定使用條件下的高Q值介質陶瓷，可以說自有粉體配方是陶瓷濾波器廠商的核心競爭力。粉體配方的濾波器廠商可以通過采買原材料自行調配，免于向粉體廠商采買，不僅節約成本費用，更便于根據客戶定制化要求對濾波器的相關參數進行調整。