PCB Tecnico - Che cosa è la ceramica dielettrica a microonde e i metodi di preparazione della ceramica dielettrica a microonde?

1. Che cosa è ceramica dielettrica a microonde La scheda PCB della ceramica dielettrica a microonde si riferisce a un nuovo tipo di materiale funzionale ceramico utilizzato nei circuiti di frequenza a microonde (principalmente nella banda di frequenza 300MHz ~ 300GHZ). Nella banda di frequenza a microonde, i vari meccanismi di polarizzazione sono stabili e la costante dielettrica del materiale fondamentalmente non cambia con la frequenza. Pertanto, secondo la dimensione della costante dielettrica, può essere classificata in tre categorie: dielettrica bassa, dielettrica intermedia e alta. I sistemi ceramici dielettrici a microonde a basso dielettrico quali la serie Al2O3-TiO2 e la serie del titanato di magnesio sono utilizzati in campi con requisiti rigorosi sulla perdita dielettrica a causa dei loro fattori di alta qualità, quali le comunicazioni satellitari, radar militari, I sistemi ceramici dielettrici intermedi a microonde quali (Zr, Sn) TIO4 hanno alto valore Q e basso coefficiente di temperatura della frequenza di risonanza, che possono essere utilizzati per preparare i risonatori dielettrici per risolvere il problema di deriva di frequenza dei risonatori a banda stretta.

La ceramica dielettrica a microonde dielettrica ad alta capacità può promuovere la miniaturizzazione e l'integrazione di apparecchiature e risonatori di comunicazione a microonde e sono ampiamente utilizzate nei circuiti integrati ad alta capacità e nelle apparecchiature di comunicazione che operano a basse frequenze. La polvere ceramica dielettrica a microonde non è un singolo materiale, ma un sistema materiale in cui i materiali multipli sono mescolati in proporzione. Durante il processo di preparazione vengono aggiunti anche ossidi di terre rare. Molti studi hanno dimostrato che il doping di quantità adeguate di elementi delle terre rare può migliorare il mezzo a microonde La sinterizzazione, la densità e le proprietà dielettriche della ceramica.

2. metodo di preparazione della ceramica dielettrica a microonde I metodi di produzione dei materiali ceramici dielettrici a microonde includono il metodo di reazione in fase solida, il metodo sol-gel, il metodo idrotermale, il metodo di precipitazione e così via. e prestazioni ad alto costo. È adatto per la produzione di massa ed è attualmente il metodo più utilizzato nella produzione industriale. Tuttavia, presenta svantaggi quali l'alta temperatura di sinterizzazione, la facile formazione di una seconda fase e la crescita anomala dei grani locali di cristallo, che influenzano le proprietà dielettriche a microonde.2) Metodo sol-gel Il metodo sol-sol utilizza una soluzione complessa metallica e un sale inorganico per formare un sol trasparente ad un valore di pH specifico, La polvere originale migliora notevolmente l'uniformità, l'uniformità e la compattezza della composizione ceramica, riduce notevolmente la temperatura di sinterizzazione ceramica e accorcia il ciclo di sinterizzazione, può ridurre o evitare la formazione della seconda fase ed è utile per migliorare il materiale Tuttavia, il costo della polvere è relativamente alto, il processo è complicato, i parametri di processo non sono facili da controllare, il ciclo di produzione è lungo ed è difficile realizzare l'industrializzazione.3) Metodo idrotermale Il metodo idrotermale è la reazione effettuata in un recipiente a pressione sigillato, con una soluzione acquosa come mezzo, la formazione della polvere subisce il processo di dissoluzione a cristallizzazione, senza la necessità di costosi alcossidi, molti materiali possono essere sintetizzati direttamente a basse temperature, evitando la crescita del grano, Il metodo di precipitazione utilizza i sali metallici solubili di ogni elemento componente per formare una soluzione in una certa proporzione, aggiunge una quantità adeguata di precipitante per precipitare uniformemente gli ioni metallici e controlla le prestazioni della polvere regolando la concentrazione e il pH della soluzione. Dopo la calcinazione si ottiene una miscela omogenea di ossidi. Il metodo è semplice, facile da scalare la produzione e basso costo, ma l'agglomerato o componenti irregolari influenzeranno le proprietà dielettriche. Il processo di preparazione dei materiali in polvere è tecnicamente difficile. Ad esempio, il metodo idrotermale che utilizza carbonato di bario come materia prima include processi di dissoluzione, acilazione del titanio, essiccazione, idrotermale e ri-essiccazione. Il controllo irragionevole acido-base e la generazione di impurità danneggeranno la polvere. La qualità influisce in ultima analisi sulle prestazioni del filtro.3. Requisiti dei materiali per i filtri dielettrici ceramici5G La ceramica dielettrica a microonde è ampiamente usata. A causa delle loro buone proprietà dielettriche a microonde quali perdita dielettrica ad alta frequenza bassa, costante dielettrica moderata e coefficiente di bassa temperatura di frequenza di risonanza, possono essere utilizzati come substrati dielettrici, antenne dielettriche, risonatori dielettrici e filtri dielettrici, ecc. La risonanza d'onda elettromagnetica nel filtro dielettrico ceramico 5G si verifica all'interno del materiale dielettrico ceramico, in modo da requisiti più elevati sono presentati per le prestazioni dei materiali ceramici dielettrici a microonde. Gli indicatori di prestazione dielettrica della ceramica a microonde sono principalmente costante dielettrica, fattore di qualità Q e temperatura di frequenza di risonanza. Tre coefficienti: 1) costante dielettrica adatta; L'alta costante dielettrica può realizzare la dimensione del filtro e la progettazione di miniaturizzazione, ma più alta la costante dielettrica non è migliore, la costante dielettrica troppo alta influenzerà la perdita di trasmissione, quindi i requisiti di progettazione del filtro devono essere considerati per scegliere la costante dielettrica appropriata. La costante dielettrica della ceramica dielettrica a microonde dipende principalmente dalla fase cristallina nella struttura del materiale e dal processo di preparazione.2) Fattore di alta qualità Q, perdita dielettrica bassa; Maggiore è il fattore di qualità Q, più stretta è la banda passante, migliore è la selettività del circuito e migliore è la funzione di filtraggio. Il valore Q è inversamente proporzionale alla perdita dielettrica tanδ. Maggiore è il valore Q, minore è la perdita di inserimento del filtro. La struttura del materiale è uniforme, ad alta densità, crescita uniforme del grano, riducendo le impurità e i difetti può aumentare il valore Q.3) Coefficiente di temperatura regolabile vicino a zero della frequenza di risonanza. Il coefficiente di temperatura della frequenza di risonanza è vicino a zero per raggiungere l'alta stabilità e l'alta affidabilità del filtro. Il coefficiente di temperatura di frequenza è determinato principalmente dal coefficiente di espansione lineare e dalla costante dielettrica del materiale. La polvere ceramica determina le prestazioni del filtro dielettrico e la formulazione e la preparazione della polvere sono più difficili. Solo con una buona formulazione del materiale possiamo ottenere ceramiche dielettriche ad alto Q in determinate condizioni d'uso. Si può dire che la nostra formulazione in polvere è la competitività centrale dei produttori di filtri ceramici. I produttori di filtri di formulazioni in polvere possono fare le proprie preparazioni acquistando materie prime, evitando l'acquisto da produttori di polvere, il che non solo consente di risparmiare sui costi, ma rende anche più facile regolare i parametri pertinenti del filtro in base alle esigenze personalizzate del cliente.