PCB技術 - マイクロ波誘電体セラミックスとマイクロ波誘電体セラミックスの調製法とは？

1. What is microwave dielectric ceramics
Microwave dielectric ceramics PCBボード refers to a new type of ceramic functional material used in microwave frequency circuits (mainly in the 300MHz ~ 300GHZ frequency band).
マイクロ波周波数帯, 種々の偏光機構は安定である, また、材料の誘電率は周波数では基本的に変化しない. したがって, 誘電率の大きさによって, 低誘電率の3つのカテゴリーに分類することができます, 中間誘電体.
Al 2 O 3 - TiO 2シリーズやチタン酸マグネシウム系のような低誘電マイクロ波誘電体セラミックシステムは、それらの高品質因子に起因する誘電損失に関する厳しい要件を有する分野で使用される, 衛星通信など, 軍事レーダー, etc.
Intermediate microwave dielectric ceramic systems such as (Zr, Sn) TIO4 have high Q value 及び共振周波数の低温係数, 狭帯域共振器の周波数ドリフト問題を解決するために誘電体共振器を準備することができる.

高誘電マイクロ波誘電体セラミックはマイクロ波通信装置と共振器の小型化と集積化を促進する, 低周波数で動作する高容量集積回路及び通信装置で広く使用されている.
マイクロ波誘電体セラミック粉末は単一材料ではない, しかし、複数の材料が比例して混合される材料システム. 準備工程中, 希土類酸化物. 多くの研究は、適切な量の希土類元素のドーピングがマイクロ波媒体を焼結性, セラミックスの密度と誘電特性.

2. Preparation method of microwave dielectric ceramics
The production methods of microwave dielectric ceramic materials include solid-phase reaction method, ゾル‐ゲル法, 水熱法, 沈殿法等.
1) Solid phase reaction method The solid phase reaction method is a traditional process method, 成熟過程の利点がある, 簡単操作, 高コストパフォーマンス. それは大量生産に適しており、現在工業生産で最も使用されている方法です. しかし, 高い焼結温度のような欠点がある, 局所結晶粒の容易な形成と異常成長, マイクロ波誘電特性に影響する.
2) Sol-gel method The sol-sol method uses a metal complex solution and an inorganic salt to form a transparent sol at a specific pH value, 次に、有機成分を除去して均一性を得るために焼成する, 非常に細かい粒子は、元の粉末が大幅に均一性を向上させる, セラミック組成物の均一性とコンパクト性, セラミック焼結温度を大幅に低減し、焼結サイクルを短縮する, 第2の相の形成を減らすかまたは避けることができる, しかし、材料を改善するのに有益です, 粉末原価は比較的高い, プロセスは複雑です, プロセスパラメータは制御が容易ではない, 生産サイクルは長い, 工業化を実現するのは難しい.
3)Hydrothermal method The 熱水 method is the reaction carried out in a sealed pressure vessel, 水溶液を媒体として, 粉末の形成は結晶化への溶解の過程を経る, 高価なアルコキシドの必要なしで, 多くの材料は低温で直接合成できる, 穀物の成長を避ける, バーンインによる欠陥と不純物侵入.
4) Precipitation method Precipitation method uses the soluble metal salts of each component element to form a solution in a certain proportion, 金属イオンを均一に沈殿させるために適当な量の沈殿物を添加する, そして、溶液の濃度およびpHを調整することによって、粉体のパフォーマンスを制御する. 仮焼後, 均一な混合酸化物が得られる. 方法は簡単です, 簡単生産, 低コスト, しかし凝集や不均一成分は誘電特性に影響する.
粉体材料の製造工程は技術的に困難である. 例えば, 炭酸バリウムを原料とする水熱法には溶解が含まれる, チタンアシル化, 乾燥, hydrothermal, 再乾燥プロセス. 不合理な酸塩基制御と不純物生成は粉体を損傷する. 品質は最終的にフィルタの性能に影響する.

3. Material requirements for 5G ceramic dielectric filters
Microwave dielectric ceramics are widely used. 低周波誘電損失のような良好なマイクロ波誘電特性のため, 誘電率, and low temperature coefficient of resonance frequency, 誘電体基板として使用することができる, 誘電体アンテナ, 誘電体共振器, 誘電体フィルタ, etc.
5 Gセラミック誘電体フィルタにおける電磁波共鳴は、セラミック誘電体60の内部で生じる, マイクロ波誘電体セラミック材料の性能のためには，より高い要求が必要である. マイクロ波セラミックの誘電性能指標は主に誘電率である, 品質因子, 共振周波数温度. Three coefficients:
1) Suitable dielectric constant; high dielectric constant can realize the filter size and miniaturization design, しかし、誘電率が高いほど良くない, 高すぎる誘電率は伝送損失に影響する, したがって、適切な誘電率を選択するためには、フィルタの設計要件を考慮する必要がある. マイクロ波誘電体セラミックスの誘電率は、主として、材料構造および製造工程における結晶相に依存する.
2) High quality factor Q, 低誘電損失品質因子Qが高いほど, 通過域が狭い, 回路選択性, そして、より良いフィルタリング機能. Q値は、誘電損失tanδに反比例する. Q値が大きいほど, フィルタ挿入損失を下げる. 材料構造は均一である, 高密度, 均一粒成長, 不純物や欠陥の減少はQ値を増加させる.
3) Near-zero adjustable temperature coefficient of resonance frequency. 共振周波数の温度係数は、フィルタの高い安定性および高い信頼性を達成するためにゼロに近い. 周波数の温度係数は主に材料の線膨張係数と誘電率によって決まる.
セラミック粉末は誘電体フィルタの性能を決定する, そして、粉末製剤と準備は、より難しいです. 良好な材料の定式化のみで、使用のある条件下で高Q誘電体セラミックスを得ることができる. 独自の粉末製剤はセラミックフィルタメーカーのコア競争力であると言える. 粉末製剤のフィルタメーカは原料を購入することにより独自の準備をすることができる, 粉末製造業者からの購入の回避, コストを節約するだけではない, しかし、また、顧客のカスタマイズされた要件に従ってフィルタの関連パラメータを調整することをより簡単にします.