微波介质陶瓷相关界定

杭州先略投资咨询有限公司（www.chinamrn.com）

微波介质陶瓷相关界定

杭州先略投资咨询有限公司

杭州先略投资咨询有限公司（www.chinamrn.com）

第一节 微波介质陶瓷定义 .......................................................................... 2 第二节 微波介质陶瓷行业发展历程 .......................................................... 2 第三节 微波介质陶瓷分类情况 .................................................................. 3 第四节 微波介质陶瓷产业链分析 .............................................................. 4

一、产业链模型介绍 ............................................................................ 4 二、微波介质陶瓷产业链模型分析 .................................................... 4

1

杭州先略投资咨询有限公司（www.chinamrn.com）

第一节 微波介质陶瓷定义

微波介质陶瓷（MWDC）是指应用于微波频段（主要是UHF、SHF频段，300MHz～300GHz）电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷。是近二十多年发展起来的一种新型功能陶瓷材料。它是制造微波介质谐振器和滤波器的关键材料，近年来研究十分活跃。它在原来微波铁氧体的基础上，对配方和制作工艺都进行了大幅的升级换代，使之具有高介电常数、低微波损耗、温度系数小等优良性能，适于制作现代各种微波器件，如电子对抗、导航、通讯、雷达、家用卫星直播电视接收机和移动电话等设备中的稳频振荡器、滤波器和鉴频器，能满足微波电路小型化、集成化、高可靠性和低成本的要求。随着移动通信和现代电子设备的发展，微波介质陶瓷的研究越来越受到人们的重视，承载着未来微波器件的无限希望。

第二节 微波介质陶瓷行业发展历程

1939年Richtmyer从理论上证明了电介质在微波电路中作为介质谐振器的可能性，但由于当时的陶瓷电介质尚不能满足微波电路的要求从而限制了这一发展。70年代美国的Bryan等最先研制出实用化的=38的BaTi4O9的新型微波陶瓷材料，其具有高介电常数，高Q值，谐振频率温度系数较小的特点，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实验室又研究发现了综合性能更优的Ba2Ti9O20材料，实现了介质谐振器的实用化，于是以TiO2为起点，揭开了微波介质陶瓷发展史的帷幕。1971年日本NHK公司用正、负温度系数材料组合成了温度系数稳定的介质谐振器。1975年美国Bell实验室又进一步改进了BaO-TiO2体系。1977年日本的MURATA公司研制出（Zr，Sn）TiO4系统的微波介质陶瓷，它具有高Q?f值和小频率温度系数，使微波介质陶瓷最终走向实用阶段。进入80年代，日本又报道了R-04C、R-09C等不同类型材料的微波性能。此后，其他国家也相继进行了这方面的研究。目前微波介质陶瓷与器件的研发生产水平欧美发达国家最高，日本在该领域的研究也已后来居上，村田、松下、

2

杭州先略投资咨询有限公司（www.chinamrn.com）

NGK等公司都有其各具特色的微波介质材料体系。而包括我国、韩国、印度等亚洲国家目前也在积极进行广泛的研究，并取得了显著成果。

第三节 微波介质陶瓷分类情况

微波介质陶瓷具有高介高损耗、低介低损耗的规律，按照微波介质陶瓷材料介电常数的大小，可将其分为三大类：一类为低。的微波陶瓷，通常在0～40之间，Q值较高：另一类为高的微波陶瓷，通常大于80，而Q值较小；介于40～80之间的为中等￡，的微波陶瓷。

（1）低介高Q微波介质陶瓷

低介电常数微波介质陶瓷主要是指介电常数在0—40的一类介电陶瓷。具有不同介电常数的陶瓷在应用中会有所差别。这类材料主要是具有复合钙钛矿结构的A（B’1/3B”2/3）O3类材料，它们在很高的微波频率下具有极低的介电损耗，其中B’可以是Zn2+、M92+、Ca2+、Ni2+、Co2+、Mn2+，B’’为Ta5+或Nb5+典型材料是Ba（Zn1/3Nb2/3）O3（BZN）、Ba（Mg1/3Ta2/3）O3（BMT）及Ba（Zn1/3Ta2/3）O3（BZT）及它们之间的复合系统微波介质陶瓷材料。Ba（Mg1/3TTa2/3）O3等介电常数在20—40的介电陶瓷在高频下具有低的介电损耗，主要在移动通信基站、卫星通信等领域用作谐振器、振荡器和滤波器等。Al2O3等介电常数小于10的介电陶瓷一般用作基板材料、电子产品封装材料等，这些应用领域除了要求陶瓷具有较低的介电损耗、低的谐振频率温度系数外，还要求陶瓷具有较小的介电常数，这样当它被用于基板材料、电子产品封装材料等方面时就能满足一定的绝缘性能，用作智能交通系统（ITS）中汽车防撞系统探测波发生器时可以缩短信号的延迟时间。

（2）中等介电常数的微波介质陶瓷

中介电常数和Q.F值的微波介质材料主要是以BaO．Ti02体系、（Zr，Sn）Ti04、BiNbO4等为代表，其=40-80，Q.F=5000---15000GHz，主要用于4～8GHz频率范围内的微波军用雷达及通信系统中作为介质谐振器件。BaO．Ti02体系一直是微波介质陶瓷研究的焦点之一，其中BaTi4O9和Ba2Ti9O20具有很好的微波介电性能，是实用化微波介质陶瓷中重要的一类，单相Ba2Ti9O20（=39．8，Q?

3

杭州先略投资咨询有限公司（www.chinamrn.com）

f=5000，f=8GHz，Tf=2ppm／oC），BaTi4O9（=38．0，Q?f=9000，f=4GHz，xf=15ppm／oC）；从70年代起，以（Zr1-xSnx）TiO4固溶体为基础的陶瓷就已经被用作谐振器的材料，其中尤以x=0.2，即（Zr0.8Sn0.2）TiO4材料的微波性能最好（=40.0，Q?f=5000（f=10GHz），=3ppm／oC；BiNbO4有低温型a-BiNbO4和高温型b-BiNbO4两种晶体结构，a-BiNbO4属于斜方晶系，而b-BiNbO4属于三斜晶系，当超过10200C时，a-BiNbO4转化为声．b-BiNbO4且相变不可逆。纯BiNbO4很难获得致密陶瓷，通常掺杂烧结助剂改善其微波介电特性。

（3）高介微波介质陶瓷

一般介电常数大于80，属于低频端微波介质陶瓷（0．8—4GHz），它们主要在0．8—4GHz频率范围内的民用移动通信系统中作为介质谐振器件，越大，越小，从而谐振器尺寸越小，并且越大，电介质在电场作用下的极化能力愈强，电磁能量也容易集中在电介质内，使受到周围环境的影响小。因此高的介电常数能促进微波通讯设备、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工作的通讯设备中应用广泛。主要的体系包括：（R为镧系稀土元素）BaO—R2O3-TiO2系、CaO—R2O3-TiO2系、CaO-Li2O-R2O3-TiO2系、铅基钙钛矿材料一些其他的体系，例如CaTiO3改性系列，例如MTiO3-LnAlO3（M=Sr，Ca；Ln=La，Nd，Sm）和MLn4Ti4O15（M=Sr，Ca；Ln=La，Nd，Sm）。

第四节 微波介质陶瓷产业链分析

一、产业链模型介绍

产业链定义：即从一种或几种资源通过若干产业层次不断向下游产业转移直至到达消费者的路径，它包含四层含义：一是，产业链是产业层次的表达。二是，产业链是产业关联程度的表达。产业关联性越强，链条越紧密，资源的配置效率也越高。三是，产业链是资源加工深度的表达。产业链越长，表明加工可以达到的深度越深。四是，产业链是满足需求程度的表达。产业链始于自然资源、止于消费市场，但起点和终点并非固定不变。 二、微波介质陶瓷产业链模型分析

微波介质陶瓷行业上游原材料主要是化工原料、能源等，下游广泛应用于微

4