Leiterplattentechnisch - Was ist Mikrowellen-dielektrische Keramik und Zubereitungsmethoden von Mikrowellen-dielektrische Keramik?

1. What is microwave dielectric ceramics
Microwave dielectric ceramics Leiterplatte refers to a new type of ceramic functional material used in microwave frequency circuits (mainly in the 300MHz ~ 300GHZ frequency band).
Im Mikrowellenfrequenzband, verschiedene Polarisationsmechanismen sind stabil, und die Dielektrizitätskonstante des Materials ändert sich grundsätzlich nicht mit der Frequenz. Daher, entsprechend der Größe der Dielektrizitätskonstante, Es kann in drei Kategorien eingeteilt werden: niedriges Dielektrikum, mittleres und hohes Dielektrikum.
Niedrig dielektrische Mikrowellen-dielektrische Keramiksysteme wie die Al2O3-TiO2-Serie und die Magnesiumtitanat-Serie werden aufgrund ihrer hohen Qualitätsfaktoren in Bereichen mit strengen Anforderungen an dielektrische Verluste eingesetzt, wie Satellitenkommunikation, Militärradar, etc.
Intermediate microwave dielectric ceramic systems such as (Zr, Sn) TIO4 have high Q value und niedriger Temperaturkoeffizient der Resonanzfrequenz, Die verwendet werden können, um dielektrische Resonatoren vorzubereiten, um das Frequenzdriftproblem von Schmalband-Resonatoren zu lösen.

Hochdielektrische Mikrowellen-dielektrische Keramik kann die Miniaturisierung und Integration von Mikrowellen-Kommunikationsgeräten und Resonatoren fördern, und sind weit verbreitet in integrierten Hochleistungsschaltungen und Kommunikationsgeräten, die bei niedrigen Frequenzen arbeiten.
Mikrowellen dielektrisches Keramikpulver ist kein einziges Material, aber ein Materialsystem, in dem mehrere Materialien proportional gemischt werden. Während des Vorbereitungsprozesses, Seltenerdoxide werden ebenfalls zugesetzt. Viele Studien haben gezeigt, dass die Dotierung entsprechender Mengen an Seltenerdmetallen das Mikrowellenmedium verbessern kann., Dichte und dielektrische Eigenschaften von Keramik.

2. Preparation method of microwave dielectric ceramics
The production methods of microwave dielectric ceramic materials include solid-phase reaction method, Sol-Gel-Methode, hydrothermales Verfahren, Niederschlagsmethode und so weiter.
1) Solid phase reaction method The solid phase reaction method is a traditional process method, das die Vorteile eines ausgereiften Prozesses hat, einfache Bedienung, und hohe Kostenleistung. Es eignet sich für die Massenproduktion und ist derzeit das am häufigsten verwendete Verfahren in der industriellen Produktion. Allerdings, Es hat Nachteile wie hohe Sintertemperatur, Einfache Bildung einer zweiten Phase und abnormales Wachstum lokaler Kristallkörner, die dielektrischen Eigenschaften der Mikrowelle beeinflussen.
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, und dann kalziniert, um die organischen Komponenten zu entfernen, um eine gleichmäßige, Sehr feine Partikel Das ursprüngliche Pulver verbessert die Gleichmäßigkeit erheblich, Einheitlichkeit und Kompaktheit der keramischen Zusammensetzung, Reduziert die keramische Sintertemperatur erheblich und verkürzt den Sinterzyklus, kann die Bildung der zweiten Phase reduzieren oder vermeiden, und ist vorteilhaft, um das Material zu verbessern., die Pulverkosten sind relativ hoch, der Prozess ist kompliziert, die Prozessparameter sind nicht einfach zu kontrollieren, der Produktionszyklus ist lang, und es ist schwierig, Industrialisierung zu verwirklichen.
3)Hydrothermal method The hydrothermal method is the reaction carried out in a sealed pressure vessel, mit einer wässrigen Lösung als Medium, Die Bildung des Pulvers durchläuft den Prozess der Auflösung bis zur Kristallisation, ohne teure Alkoxide, Viele Materialien können direkt bei niedrigen Temperaturen synthetisiert werden, Vermeidung von Getreidewachstum, Defekte und Eindringen von Verunreinigungen durch Einbrennen.
4) Precipitation method Precipitation method uses the soluble metal salts of each component element to form a solution in a certain proportion, fügt eine angemessene Menge an Fällmittel hinzu, um die Metallionen gleichmäßig ausfällen zu können, und steuert die Leistung des Pulvers durch Anpassung der Konzentration und des pH-Wertes der Lösung. Nach der Kalzinierung, eine homogene Mischung von Oxiden erhalten wird. Die Methode ist einfach, einfach skalierbare Produktion, und niedrige Kosten, aber Agglomeration oder unebene Komponenten beeinflussen die dielektrischen Eigenschaften.
Der Aufbereitungsprozess von Pulvermaterialien ist technisch schwierig. Zum Beispiel, Das hydrothermale Verfahren unter Verwendung von Bariumcarbonat als Rohstoff beinhaltet Auflösung, Titanacylierung, Trocknung, hydrothermal, und Trocknungsverfahren. Unzulässige Säure-Basen-Kontrolle und Verunreinigungserzeugung schädigen das Pulver. Die Qualität beeinflusst letztlich die Leistung des Filters.

3. Material requirements for 5G ceramic dielectric filters
Microwave dielectric ceramics are widely used. Aufgrund ihrer guten dielektrischen Eigenschaften in der Mikrowelle, wie z.B. niedrige hochfrequente dielektrische Verluste, moderate dielektrische Konstante, and low temperature coefficient of resonance frequency, sie können als dielektrische Substrate verwendet werden, Dielektrische Antennen, dielektrische Resonatoren, und dielektrische Filter, etc.
Die elektromagnetische Wellenresonanz im keramischen dielektrischen Filter 5G tritt innerhalb des keramischen dielektrischen Materials auf, So werden höhere Anforderungen an die Leistung von dielektrischen Keramikmaterialien in der Mikrowelle gestellt. Die dielektrischen Leistungsindikatoren von Mikrowellenkeramik sind hauptsächlich dielektrische Konstanten, Qualitätsfaktor Q, und Resonanzfrequenztemperatur. Three coefficients:
1) Suitable dielectric constant; high dielectric constant can realize the filter size and miniaturization design, Aber je höher die dielektrische Konstante ist, desto besser, Eine zu hohe dielektrische Konstante wirkt sich auf den Übertragungsverlust aus, Daher müssen die Konstruktionsanforderungen des Filters berücksichtigt werden Um die geeignete dielektrische Konstante zu wählen. Die Dielektrizitätskonstante von Mikrowellen-dielektrischen Keramiken hängt hauptsächlich von der Kristallphase in der Materialstruktur und dem Herstellungsprozess ab.
2) High quality factor Q, geringer dielektrischer Verlust; je höher der Qualitätsfaktor Q, je schmaler das Passband, je besser die Schaltungselektivität, und je besser die Filterfunktion. Der Q-Wert ist umgekehrt proportional zum dielektrischen Verlust tanδ. Je größer der Q-Wert, je geringer die Einfügedämpfung des Filters. Die Materialstruktur ist einheitlich, hohe Dichte, gleichmäßiges Kornwachstum, Reduzierung von Verunreinigungen und Defekten kann den Q-Wert erhöhen.
3) Near-zero adjustable temperature coefficient of resonance frequency. Der Temperaturkoeffizient der Resonanzfrequenz ist nahe Null, um hohe Stabilität und hohe Zuverlässigkeit des Filters zu erreichen. Der Temperaturkoeffizient der Frequenz wird hauptsächlich durch den linearen Ausdehnungskoeffizienten und die dielektrische Konstante des Materials bestimmt.
Das Keramikpulver bestimmt die Leistung des dielektrischen Filters, und die Pulverformulierung und Zubereitung sind schwieriger. Nur mit einer guten Materialformulierung können wir hochqualitative dielektrische Keramiken unter bestimmten Einsatzbedingungen erhalten. Es kann gesagt werden, dass unsere eigene Pulverformulierung die Kernwettbewerbsfähigkeit von Keramikfilterherstellern ist. Filterhersteller von Pulverformulierungen können ihre eigenen Zubereitungen durch den Einkauf von Rohstoffen herstellen, Vermeidung von Einkäufen bei Pulverherstellern, das nicht nur Kosten spart, erleichtert aber auch die Anpassung der relevanten Parameter des Filters nach kundenspezifischen Anforderungen.